автореферат диссертации по , 05.00.00, диссертация на тему:Развитие системы принятия технико-технологических решений по ремонтной сварке массивных стальных конструкций сложной формы

ОЛО «Уралмашзавод»

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

НП «Уральский межакадемический союз»

На правах^кописи УДК 004+627.791:004.02 /^ЧЛ--

Панов Виктор Иванович

РАЗВИТИЕ СИСТЕМЫ ПРИНЯТИЯ ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО РЕМОНТНОЙ СВАРКЕ МАССИВНЫХ СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ

Специальность: 05>2§5вТ- исследования в области проектов и программ

Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук

Научный консультант - действ, член РАЕН, д-р техн. наук, проф. Гольдштейн Сергей Людвигович

2 4 МАЙ 2012

Екатеринбург-2012

005044686

005044686

Официальные оппоненты:

действ, член РАЕН, проф., д-р. техн. наук Смирнов Геннадий Борисович,

член - корр. РИА, проф., д-р. техн. наук Филиппов Михаил Александрович,

действ, член РИА, проф., д-р техн. наук воротков Владимир Александрович.

Защита состоится 17 мая 2012 года в 15-00 на заседании диссертационного совета Д098.07 PCO ММС 096 по адресу: 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19, УрФУ, физико-технологический институт, аудитория Ф-303.

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке УРФУ.

Диссертация в виде научного доклада разослана 17 апреля 2012 года.

Ученый секретарь диссертационного совета проф., канд. физ.-мат. наук

Рогович В.И.

Список принятых сокращений

АРМ - автоматизированное рабочее место;

АСНИрс - автоматизированная система научных исследований ремонтной сварки; АСОД рс - автоматизированная система обработки данных ремонтной сварки; БД - банк данных; БЗ - база знаний; ВП - выбор правил;

ГПКТД - генератор проектной конструкггорско-технологической документации;

ДОИрс - дополнительная обработка информации ремонтной сварки;

ЕИС - единая информационная система;

ЖЦК - жизненный цикл конструкций;

ЗПР - задача принятия решения;

ЗТВ - зона термического влияния;

ИИ - искусственный интеллект;

ИИС - интегрированное информационное сопровождение; ИЛИ - информационная поддержка изделия; ИС - информационные системы; ИТ - информационные технологии;

ИЭТР - интерактивные электронные технические руководства;

КМ - концептуальная модель;

КрМ - кортежная модель;

ЛПР - лицо, принимающее решение;

ЛОР - лицо, обеспечивающее решение;

МК СФ - массивные конструкции сложной формы;

МФ - масштабный фактор;

МКЭ - метод конечных элементов;

ММ - математические модели;

НДС - напряженно-деформированное состояние;

НМО - нормативно - методическое обеспечение;

НТД - нормативно-техническая документация;

ПКТД - просктно-конструкторская техническая документация;

ПО - программное обеспечение;

ПП - продукционное правило;

ПР - принятие решения;

РП - решающее правило;

РС - ремонтная сварка;

СА - системный анализ;

САПР ТПП - система автоматизированного проектирования технологической подготов ки производства;

САПР ТП СП - система автоматизированного проектирования технологической подготов

ки сварочного производства; СЛВ - система логических выводов; СОЗ - система, основанная на знаниях; СПР - система принятия решений; СППР - система поддержки принятия решений;

СПТТРрс - система принятия технико-технологических решений выполнения РС;

СУБД - система управления базой данных;

СУБМ - система управления базой моделей;

ТНМ - технологическая наследственность металла;

ТПР - теория принятия решения;

ТР - техническое решение;

ТЦС - термический цикл сварки;

ФМ - функциональная модель;

ФС - функциональная свариваемость; УП - управляющие программы: DC - экспертная система; ЭЭ - экономический эффект; API - система обмена информацией;

CALS (ИПИ - CALS ) - непрерывная информационная поддержка в течение жизненного цикла;

CADD - система автоматизированного проектирования и черчения; PDM - система управления производственной информацией;

CAD - общий термин для обозначения всех аспектов проекта с использованием вычислительной техники, генерации чертежей изделия и их сопровождения; САМ - общий термин для обозначения программных систем подготовки информации; CAE - общий термин для обозначения информационного обеспечения автоматизации проекта;

MRP - система управления технического обслуживания;

SDK - комплекс средств для создания пакета прикладных программ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования

Анализ отечественной и зарубежной литературы, патентов и изобретений свидетельствует о значительном внимании к выполнению ремонтных работ с помощью сварки, что объясняется рядом причин. Одна из них - во многих отраслях фактический ресурс конструкций не достигает оптимальных с экономической точки зрения значений. В Индустриальном кодексе рецик-линга 1БО 22628 - 2002, принятом в европейских странах и США, утверждается, что все изношенные части машин подлежат восстановлению и повторному использованию.

Технико-технологические решения выполнения ремонтной сварки (РС) и система принятия решений по ремонтной сварке (СПТТРрс) в подавляющем числе случаев носят априорно-интуитивный характер, основанный на опыте и предпочтении специалистов. В условиях неопределенности представлений о фактическом состоянии металла не всегда имеется возможность находить рациональные решения. Поэтому выполнение РС конструкций индивидуального тяжелого машиностроения является риском.

Общие представления о СПР и СППР, отражающие обязательные структурные составляющие этих систем, а именно, хранилища информации об объекте, программы обработки информации, критерии качества альтернатив решений и т.д., практически не адаптированы к проблематике РС, тем более к РС МК СФ, с одной стороны, и недостаточно компьютеризированы, с другой.

Развитие СПТТРрс МК СФ осложняется отсутствием системы информационной поддержки жизненного цикла изделий. Острая необходимость широкого применения информационных технологий в РС только усиливает актуальность представленной работы.

Тематика исследования отражена в региональных, отраслевых и корпоративных программах развития машиностроения и его модернизации 1968-2011 г.г.

Глобальная цель работы

Развить систему принятия технико-технологических решений по ремонтной сварке массивных стальных конструкций сложной формы на всех этапах жизненного цикла с получением гарантированного результата последующей эксплуатации.

Локальные цели работы:

- получить новые знания в виде пакета оригинальных моделей;

- произвести практическую реализацию моделей и предлагаемых технических решений.

Задачи исследования

1. Анализ проблематики СПТТрс по РС массивных стальных конструкций сложной формы (МК СФ) с выходом на пакет научных прототипов.

2. Критика существующих прототипов системы принятия решений (ПР) и системы поддержки принятия решений с генерированием гипотез о

парировании этой критики на уровне структур и алгоритмов их функционирования.

3. Разработка пакетов системно-структурных, концептуальных, алгоритмических, кортежных и других моделей СПТТРрс для прототипов и предлагаемых технических решений.

4. Анализ причин разрушения конструкций рассматриваемого класса, стадий и последствий разрушения.

5. Развитие методологии обеспечения технологической и эксплуатационной прочности восстановленных сваркой базовых деталей тяжело нагруженного оборудования.

6. Развитие модели образования трещин для выработки новых технико-технологических решений по РС.

7. Использование разработанных моделей для новых стратегических, тактических и технико-технологических решений по РС.

8. Оценка технико-экономических и других эффектов предлагаемых решений.

Объест исследования - система принятия решений по ремонтной сварке массивных стальных конструкций сложной формы.

Предмет исследования - развитие системы принятия технико-технологических решений по ремонтной сварке массивных стальных конструкций сложной формы.

Научная новизна

1. Впервые получен пакет научных прототипов СПТТРрс в течение ЖЦК, отличающийся 3-х - ранговой структурой.

2. Предложено развитие СПТТРрс на уровне системно-структурных моделей, отличающихся большей степенью строгости описания модернизуемых составляющих: АСНИ, АСОД и т.д., а также введением подсистемы реализации.

3. Развита структура АСНИ в составе СПТТРрс за счет введения блока хранения новых научных стратегических знаний о поведении металла в течение ЖЦК.

4. Развита структура АСОД в составе СПТТРрс за счет введения блока обработки экспериментальных данных до уровня научных знаний.

5. Развита структура подготовки и проектирования конструкторско-тех-нологической документации в составе СПТТРрс за счет введения блока поддержки и разработки учебно-методических материалов.

6. Развита структура информационной поддержки в составе СПТТРрс за счет введения блока интеграции конструкторско-технологических задач.

7. Развита структура экспертной системы «РС МК СФ» в составе СПТТРрс за счет введения блока хранения новых тактико-технологических знаний по РС.

8. Развита структура системы получения информации в составе СПТТР рс за счет введения блока поддержки и формирования оптимальной технологии выполнения РС МК СФ.

9. Предложена структура подсистемы практической реализации разработанных решений.

10. Выявлены новые существенные причинно-следственные связи поведения металла стальной конструкции в течение ее ЖЦ.

11. Развита методология исследования проблем РС МК СФ.

Методы исследований

Теоретические исследования проводили на базе фундаментальных положений теплофизики, теории тепло- и массообмена, механики разрушения твердых тел, теории принятия решений при наличии многих факторов, теории сварочных процессов и других дисциплин.

Построение структурных, кортежных, алгоритмических и других моделей произведено путем привлечения основных положений системологии, системотехники, структурного анализа, теорий моделирования.

Достоверность результатов

Степень адекватности моделей проверяли по данным натурных экспериментов на крупногабаритных конструкциях. Достоверность научных положений и выводов подтверждена систематическими экспериментальными исследованиями; использованием результатов, полученных с помощью статистических методов; хорошим совпадением результатов эксперимента и теоретических расчетов распределения температурных полей, временных и остаточных деформаций и напряжений, содержанием диффузионно-подвижного, задержанного и остаточного водорода; совпадением предполагаемых мест разрушения с действительными очагами трещин.

Достоверность практических рекомендаций подтверждена длительной эксплуатацией восстановленных тяжело нагруженных особо ответственных конструкций и отсутствием рекламаций со стороны заказчиков на выполненные работы.

Личное и творческое участие автора. В диссертации изложены результаты исследований, полученных автором самостоятельно, а также в совместных работах с конструкторами, расчетчиками и другими специалистами. При этом лично автору принадлежит выбор направления исследований, постановка задач, разработка программ и методологии исследований, участие в обработке и обобщении экспериментальных исследований, разработке кон-структорско-технологических решений выполнения восстановительных работ; развитие системы принятия решений.

На защиту выносятся:

1. 3-х - ранговый пакет научных прототипов по СПТТР рс.

2. Пакет системно-структурных, кортежных, концептуальных и др. моделей системы принятия технико-технологических решений по РС МК СФ на всех этапах ее жизненного цикла.

3. Методология исследования слабо структурированных и неструктурированных проблем РС конструкций индивидуального тяжелого машиностроения.

4. Концепция ФС РС массивных конструкций сложной формы плохо (трудно) свариваемых сталей.

5. Модели ПР и СГШР по выполнению восстановительных работ, в которых для обеспечения припципа гарантированного результата произведено свертывание системы показателей в единый интегральный показатель: кон-струкционная-технологическая-эксплуатационная прочность металла сварного соединения.

6. Стратегия концептуального подхода к восстановлению работоспособности разрушенных базовых деталей тяжело нагруженного оборудования в виде нелинейной многокомпонентной модели «Разрушение массивных конструкций сложной формы».

Практическая ценность и реализация результатов работы.

Сварка базовых деталей мощного оборудования без подогрева и без последующей термообработки (в том числе и при наличии не удаленных трещин) внедрена при изготовлении базовых деталей крупнейших шагающих и карьерных экскаваторов, полного ряда базовых деталей отечественных мощных гидравлических прессов, станин и валков прокатных станов и другого тяжело нагруженного оборудования.

Внедрение нового научного направления сварки базовых деталей прессов при наличии не удаленных трещин осуществлено при РС станины пресса ус. 50 МН (Белокалитвинский металлургический завод); архитрава пресса ус. 50 МН (Федеральный ядерный центр, Снежинск); цилиндров пресса ус. 40 МН, «Уралец» (цех 37 ООО ОМЗ - Спецсталь), пресса для прессования стружки (цех № 94 ОАО «Уралмашзавод») и др.

Значение выполненной работы подтверждено премией Совета Министров СССР; премией МИНТЯЖМАШа СССР; премией Всесоюзного конкурса по разработке энергосберегающих технологий (2-е место); премией ОАО «Уралмашзавод» по науке и технике (дважды); премией НИИТЯЖ-МАШа Уралмашзавода по науке и технике; премией ОАО МК «Уралмаш» по науке и технике; присуждением автору настоящей работы званий «Инженер года-Россия-2005», «Лучший технолог МИНТЯЖМАШа СССР», «Почетный сварщик ОАО «Уралмашзавод», «Почетный рационализатор «ОАО «Уралмашзавод», получением сертификата (№ 6-32) «Профессиональный инженер России»» и др.

Экономический эффект от внедренных результатов работы складывается за счет перевода заготовок из окончательного брака в брак исправимый, отказа от изготовления новых конструкций, снижения трудоемкости работ и экономии энергоресурсов и др. и составляет не менее 15 млн. руб. в год (в ценах 2008 года).

Апробация и публикация работ. Материалы диссертации доложены на 21 международной конференции, симпозиумах и съездах, 20 всесоюзных конференциях, съездах и семинарах; 15 региональных конференциях. Выполненные разработки демонстрировались на отечественных и международных выставках, отмечены медалями, дипломами и грамотами.

Основное содержание диссертации опубликовано в 159 научных работах.

Структура диссертационного исследования приведена на рис. 1.

Состояние области знаний

Социальный заказ

ПРОГРАММА 1. Проблематика системы принятия решений по РС МК СФ

Проект 1.1-литературно- аналитический обзор

Подпроекты

1.1.1

1.1.2

1.1.3

Проект 12 - прототипы и гипотезы о предполагаемых решениях

Подпроекты

1.2.1

1.2.2

ПРОГРАММА 2. Модели СПТТРрс

Проект 2.1- системно-структурая модель Проект 2.2 - алгоритмическая модель Проект 23 - критериальная модель Проект 2.4 - информационные модели

т

ПРОГРАММА 3. Модели и развитие основных подсистем СПТТРрс

Проект 3.1 - АСНИрс

Подпроекты

3.1.1 3.1.2 3.1.3

Проект 3.2-АСОДрс

Подпроекты

3.2.1 3.2.2

3.2.3 3.2.4

Проект 3.3 - генератор ПКТДрс

Подпроекты

3.3.1

3.3.2

3.3.3

3.3.4

ПРОГРАММА 4. Модели и развитие вспомогательных подсистем СПТТРрс

Проект 4.1 - САЬБрс Проект 4 2- ЭСрс Проект 43 - ДОИрс Проект 4.4 - подсистема реализации

Подпроекты Подпроекты Подпроекты

4.1.1 4.1.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.3.1 4.3.2

4.1.3 4.2.4 4.2.5 4.3.3

ПРОГРАММА 5. Опыт функционирования СПТТРрс

Проект 5.1. Опыт разработки предпосылок для принятия решений по РС МК СФ

Подпроекты

5.1.1

5.1.2

5.1.3

Проект 5.2. Опыт развития теории ПТГРрс

Подпроекты

5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4

5.2.5 5.2.6 5.2.7

ПРОГРАММА 6. Эффекты от предложенных решений по СПТТРрс

Проект 6.1. Оценки эффекта от предлагаемых решений

Подпроекты

6.1.1 6.1.2 6.1.3

Проект 6.2. Технические решения на уровне изобретений

Выполненный заказ |

| Новые данные и знания, предлагаемые решения

Рис. 1. Структура диссертационного исследовании

(1.1.1 - конструкции индивидуального тяжелого машиностроения и их релейная сварка,

1.1.2 - ремонтная сварка и процедуры ПР, 1.1.3- системы поддержки принятия решений и их подсистемы, 1.2.1 - прототипы, 1.2.2 - гипотезы, 3.1.1 - развитие структуры автоматизированной системы научных исследований сварочного производства, 3.1.2 - развитие блоков АСНИрс, 3.1.3 - методология развития ЛСНИрс, 3.2.1 - развитие структуры АСО-Дрс, 3.2.2 - развитие подсистемы автоматизированной обработки результатов вычислительных экспериментов, 3.2.3 - развитие подсистемы обработки натурных экспериментов, 3.2.4 - развитие подсистемы обработки результатов до уровня научных знаний, 3.3.1 -развитие структуры генератора, 3.3.2 - развитие блока работы с технической документацией, 3.3.3 - развитие блока выдачи конструкторско-технологической документации 3.3.4 - развитие блока поддержки разработки учебно-методических пособий, 4.1.1 - развитие структуры CALSpc, 4.1.2 - концептуальная модель CALS «Ремонтная сварка массивных конструкций сложной формы», 4.1.3 - интеграция задач принятия решений по ремонтной сварке, 4.2.1 - развитие структуры ЭСрс, 4.2.2 - развитие блоков хранения знаний, 4.2.3 -развитие блока логического вывода, 4.2.4 - блок хранения новых тактико-технологических экспериментальных полуфабрикатных знаний, 4.2.5 - разработка решающего правила принятия решения выполнения восстановительных работ, 4.3.1 -развитие структуры ДО-Ирс, 4.3.2 - развитие блоков обработки информации, 4.3.3 - развитие подсистемы поддержки формирования оптимального выполнения ремонтной сварки массивных конструкций сложной формы, 5.1.1 - определение механизма разрушения базовых деталей тяжело нагруженного оборудования, 5.1.2 - методические подходы к выполнению PC МК СФ,

5.1.3 - опыт разработки экспериментального сопровождения, 5.2.1 - опыт развития экспертных систем применительно к PC, 5.2.2 - развитие технологической теплофизики производства тяжело нагруженных массивных конструкций сложной формы, 5.2.3 - развитие теории деформаций и напряжений МК СФ, 5.2.4 - развитие теории водородной хрупкости металла сварных соединений, 5.2.5 - расширение понятия «технологическая прочность сварных соединений», 5.2.6 - развитие СПТТРрс без предварительного подо1рева и последующей термической обработки, 5.2.7 - развитие СПТТРрс массивных конструкций при наличии трещин, 6.1.1 - экономический эффект, 6.1.2 - научно-технический эффект, 6.1.3 - социальный эффект).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ПРОГРАММА 1. ПРОБЛЕМАТИКА СИСТЕМЫ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПО PC МК СФ

Программа представлена двумя проектами и 5-ю подпроектами.

Проект 1.1. Литературно - аналитический обзор.

Проект состоит из трех подпроектов.

Подпроект 1.1.1. Конструкции индивидуального тяжелого машиностроения и их ремонтная сварка.

Массивные конструкции сложной формы тяжело нагруженного оборудования, большая часть которого носит уникальный характер, имеют свои особенности, которые в технической литературе не нашли должного отражения. Специфика проектирования и производства конструкций рассматриваемого класса связана, прежде всего, с неизбежным проявлением масштабного фактора (МФ), который вызывает наличие в металле трещин, пористости (осевой и др.), песочных засоров, физико-химической и физико-

механической неоднородности и др. Начальная повреждаемость (ТНМ) отливок сложной формы, толстостенных поковок (недостаточный уков, заковы и др.) и проката (строчечность и др.) получают свое дальнейшее развитие под влиянием большого числа технологических операций жизненного цикла, монтажа и эксплуатации.

Конструкции индивидуального тяжелого машиностроения насчитывают десятки сварных соединений, выполняемых на заводе и при монтаже (в том числе и при неблагоприятных климатических условиях). Их производство связано с большим количеством формализованных задач, отражающим универсальные знания, в основе которых лежат требования соответствующих ГОСТов, ОСТов, стандартов предприятия и другой НТД, а также математические модели и т.п.

РС конструкций рассматриваемого класса представляет собой объект, о котором имеются сведения преимущественно эмпирического характера. Известные данные связаны с восстановлением работоспособности конструкции, разрушенной в процессе эксплуатации. Однако, единичность исполнения конструкции, проявление ТНМ и МФ, большое количество технологических операций, человеческий фактор, применение новых марок сталей и др. вызывают необходимость РС на всех этапах производственного цикла.

Уникальность РС конструкций индивидуального тяжелого машиностроения, как сложного объекта, заключается в отсутствии полных аналогов или прототипа выполнения подобных работ. В этом случае первичной информацией для принятия конструкторско-технологических решений выполнения восстановительных работ являются наблюдения и эксперимент, что создает эмпирико-интуитивные предпосылки для НР.

Поведение металла конструкций индивидуального тяжелого машиностроения в течение ЖЦК является малоизученным, особенно в случае восстановительных работ на базовых деталях тяжело нагруженного оборудования. В то же время РС массивных конструкций сложной формы соответствует критериям, предъявляемым к сложным объектам, т.к. процессы, протекающие в металле, являются нестационарными, деградация металла в течение ЖЦК носит нелинейный характер; нормативно-техническая документация выполнения РС носит неконкретный, а порой, противоречивый характер. Кроме того, повреждение металла связано с таким большим количеством изменяющихся факторов, что возможны разнообразные оценки одного и того же явления. Это, в свою очередь, обусловливает появление многочисленных, порой противоречивых, подходов к проблеме восстановления их работоспособности и предупреждения повторного разрушения.

Увеличение срока службы отремонтированных конструкций связано с установлением качественных и, по возможности, количественных закономерностей разрушения, разработкой методов оценки влияния различных факторов на образование трещин, их развитие и остановку; автоматизированного решения задач выбора конструкторско-технологических решений подготовки и выполнения РС.

Базовые детали тяжело нагруженного оборудования отличаются размерами, химическим составом, физическими свойствами, условиями работы и т.д. Проявления МФ и ТНМ в подавляющем большинстве случаев носит скрытый характер.

РС могут подвергаться базовые детали тяжело нагруженного оборудования, которые не подлежат термической обработке. Среди них - окончательно обработанные массивные детали сложной формы; прокатные валки, выполненные из трудно свариваемых сталей и термически обработанные на заданную твердость, и другие детали.

В отечественной и мировой инженерной практике выполнения РС известен универсальный алгоритм, предусматривающий полное удаление дефектов; предварительный сопутствующий и послесварочный подогревы; предварительную, промежуточную и послесварочную термическую обработку. Однако при выполнении восстановительных работ на базовых деталях тяжело нагруженного оборудовании эти операции не во всех случаях бывают выполнимыми. Они могут вызвать деформации и перемещения металла ремонтируемых деталей, увеличить уровень напряжений. В результате возможно развитие «скрытых» (внутренних) трещин или образование новых трещин.

Переход физических систем в неработоспособное состояние происходит в результате необратимых процессов. Длительный производственный цикл вызывает необратимое формирование неблагоприятного напряженно-деформированного состояния, отличного от расчетного состояния.

Поэтому при выполнении ремонтных работ на металле, имеющем изначальную поврежденность, вероятность образования трещин, на этот раз сварочных, исключительно велика.

Восстановительным работам подвергаются и конструкции, бывшие длительное время в эксплуатации, в течение которой в металле протекают деградационные процессы. Степень охрупчивания металла (термодеформа-цйонное или деформационное старение) определить очень сложно, а порой невозможно. В каждом конкретном случае набор задач, подлежащих решению, определяется индивидуально.

Особенность проблем РС конструкций рассматриваемого класса заключается в том, что они относятся к не формализуемым или трудно формализуемым задачам, т.е. к задачам, исходные данные, результаты и решения которых не всегда возможно представить в числовой форме. Это связано со сложностью процессов, происходящих при ремонтной сварке, недостаточной определенностью ситуаций, отсутствием корректных и адекватных моделей. Но даже в том случае, когда расчеты возможны, требуется применять очень сложные численные методы с разработкой программного обеспечения.

Подпроект 1.1.2 Ремонтная сварка и процедуры принятия решений.

Существует множество подходов при выделении этапов и стадий процесса ППР и ПР. Наиболее распространена классификация СПР как функция проблемы, альтернатив и выполнения решения: уяснение проблемы (выявление актуальности, сбор информации, определение условий, при которых эта проблема будет решена), составление плана решения, выполнение решения;

контроль за его исполнением, оценка эффективности ПР. Процесс ПР включает в себя постановку задачи, определение участников процесса, описание предпочтений, оценку критериев и др.

Производство сварных конструкций связано с выбором технологии принятия решений. Одной из ее составляющих является нормативная теория решений, предписывающая поведение ЛИР. Для этого в ТПР широко используют идеи и методы теории искусственного интеллекта. Они заключаются в декомпозиции сложных задач, эвристическом поиске решения, использовании интеллектуальных алгоритмов, выполнении логических рассуждений, передаче знаний с помощью экспертных систем и др.

Распознавание ситуаций, их анализ и классификация с последующим ПР обеспечивается алгоритмами получения исходной информации, ее анализа, построения модели, формирования предпочтения (критерия), ПР, его корректировки и реализации. При этом вырабатывают рекомендации по ликвидации нарушений в ходе процесса и выделяют параметры, на которые в данной ситуации надо ориентироваться.

Широко используют различные системные методы и процедуры. Среди них - правило наихудшего случая («наименьшего зла»), «система нокаута»; имитационное моделирование и др. Особое место занимает интегрированный подход, позволяющий рационально сочетать логическое мышление и интуицию с использованием широкого круга моделей, с выполнением натурных, полномасштабных и лабораторных экспериментов.

Процедуры принятия конструкторско-технологических решений носят человеко-машинный характер, поэтому роль ЛПР исключительно велика. Обязательным требованием к ЛПР является наличие определенного багажа знаний о предметной области и понимание, где эти знания можно получить. Каждая задача в своей постановке отражает структуру и динамику знаний ЛПР о множестве допустимых решений, их эффективности, степени риска и т.п.

В свою очередь, степень риска связана с неопределенностью ситуаций, дефицитом времени на ПР и выполнение PC. Такие случаи исключают применение трудоемких численных методов со сложным программным обеспечением.

Для решения таких задач, как сварка трудно свариваемых сталей, не рекомендуемых для применения в сварных конструкциях; сварка металла, подвергнутого деградации в течение длительной эксплуатации др., необходимо совместное рассмотрение целого комплекса процессов в связи с их общим влиянием на металл.

Электродуговая сварка является сложным нестационарным объектом. В зависимости от этапа ЖЦК, состояния металла и других факторов PC массивных конструкций сложной формы может представлять собой хорошо

структурированную, слабоструктурированную и неструктурированную системы, а также их частичное и даже полное сочетание.

Процессы, происходящие в металле конструкций в течение ЖЦК, по характеру изменения во времени различаются следующим образом.

Дискретные процессы (А), регулярная составляющая которых (тренд) изменяется скачками в фиксированные моменты времени (образование трещин, их распространение и др.). Циклические процессы (Б), в которых размерная составляющая имеет вид периодической функции времени перехода от одной технологической операции к другой и др.). К апериодическим процессам (В) следует отнести, например, изменение содержания водорода в металле многослойного шва по мере заполнения разделки и др.

Выполнение РС осложняется следующими факторами:

• многовариантностью конструкций тяжелого индивидуального машиностроения;

• разнообразием марок основного металла (стали различных классов с эквивалентом углерода Сэкв > 0.7 % и более);

• многообразием механизмов причин образования трещин и разрушений в различные периоды жизненного цикла и т.п.

РС подвергаются разделки, которые резко отличаются от требований стандартов, их форма, глубина и другие параметры определяются размерами дефекта, природой его происхождения, способом удаления дефектного металла (газокислородной резкой, воздушно-дуговой строжкой, механической обработкой лезвийным инструментом и др.).

Реализация ПР при выполнении РС базовых конструкций тяжело нагруженного оборудования, бывших длительное время в эксплуатации, как правило, связана с возникновением новых затруднений (проявление «скрытых» трещин, термические удары, образование сварочных трещин и др.).

Для решения слабо структурированных (слабо формализованных, трудно формализуемых) и неструктурированных проблем нет адекватного математического описания. Они находятся в непрерывном динамическом изменении в связи с изменением условий задач и появлением новых, что сказывается на постоянном корректировании принимаемых решений. Поэтому этап выбора оптимального или приемлемого решения производится на основе индивидуального или групповых предпочтений. В каждом конкретном случае выполнения РС слабоструктурированной и неструктурированной систем сам процесс ПР и практика его принятия будут отличаться друг от друга. ПР выполняется в условиях неопределенности обстановки; неопределенности и противоречивости требований к оптимальному (рациональному) решению и др.

Природная неопределенность ПР выполнения восстановительных работ на базовых деталях сложной формы тяжело нагруженного оборудования, подвергнутых длительное время эксплуатационным нагрузкам, проявляется, прежде всего, в незнании физико-механического (механические свойства, наличие скрытых дефектов и др.), физико-химического (локального распределения углерода, серы и других элементов) и других факторов. К ней добав-

ляются такие виды неопределенности, как стохастическая (структурно-фазовый состав), поведенческая (психологическая, когда ПР имеет единичный или групповой характер на основе интуиции, опыта и др.), априорная (НДС, твердость и др.). Проблемы возникают и при групповом выборе решений, когда каждый специалист имеет свои предпочтения. ПР в условиях неопределенности, что считается риском.

Подпроект 1.1.3. Системы поддержки принятия решений и их подсистемы.

СППР и СПР общего назначения широко известны. При этом СППР в своем составе имеет разнообразные подсистемы, основной из которых следует считать ЛПР. Согласно принципу Парето-оптимальности ЛПР при разработке решающего правила пользуется дополнительными соображениями, связанными с его опытом, знаниями, предпочтениями, личными свойствами. Поэтому вывод консультации может быть альтернативным, т.е. содержать несколько решений. Необходимо учитывать и тот факт, что улучшение одного фактора неизбежно вызывает ухудшение других (например, предварительный подогрев вызовет рост зерна, повышая склонность к образованию трещин в металле длительно эксплуатируемых конструкций и другие негативные явление).

Значительный объем информации, поступающей непосредственно к ЛПР, сложность слабоструктурированных и неструктурированных решаемых задач, необходимость учета большого числа взаимосвязанных факторов при выполнении восстановительных работ, выявление основных критериев, необходимость управления качеством РС и другие не менее важные требования требуют широко использовать системы поддержки принятия решений (СППР).

Однако традиционная структура СППР не в состоянии дать адекватное описание процесса ПР РС. Необходимо использование интеллектуальной модели, обладающей памятью и позволяющей учитывать предысторию изменения объекта РС. Качество принимаемых решений значительно улучшается при учете информации о последствиях принимаемых решений, получаемой из баз знаний, содержащих информацию о прошлом опыте.

С помощью СППР производят оценку обстановки (ситуаций), выбор критериев и определение их относительной важности, разрабатывают сценарии действий и их оценку влияния на снижение риска, на основе чего выбирают наилучший (оптимальный) вариант, моделируют принимаемые решения. Для СППР характерны информационный поиск, интеллектуальный анализ данных, рассуждения на основе аналогов, ситуационный анализ, применение ЭС, алгоритмы адаптивного управления и др.

Целью СПР является помощь специалистам принимать решение в сложных условиях. В нее входит информационный поиск, интеллектуальный анализ знаний, когнитивное моделирование. Возможна разработка нескольких альтернативных решений. При выборе альтернативы могут быть использованы три подхода: прошлый опыт, проведение эксперимента; исследование и анализ. Творческий подход в СПР заключается в использовании «мозговой

атаки», группового анализа ситуации, метода выдвижения предложений. Однако право выбора остается за человеком. В этой работе он опирается, прежде всего, на средства САПР. В САПР ТП СП разработаны методология, задачи, критерии и инструментальные средства для сварки конструкций в среде защитных газов, под слоем флюса, ЭШС как сплошными проволоками, так и порошковыми, как плавящимся, так и неплавящимся электродом.

Примерная программа дисциплины «Системы автоматического проектирования в сварке», рекомендуемая МО РФ для специальности «Оборудование и технология сварочного производства, включает в себя алгоритмические методы ПР автоматизированного проектирования раскроя металла, технологических процессов типовых одновариантных сварочных деталей, расчетов термических циклов сварки оснастки, оборудования и т.п.

Целесообразно отметить роль АСНИ в САПР ТП СП. В оценке ФС используют экспериментальные способы. Они включают в себя сварочные технологические пробы; машинные испытания образцов в процессе сварки; испытания материалов в условиях моделированного сварочного термодеформационного цикла. Показатели, носящие относительный характер, сложно использовать при разработке технологии конкретных сварных конструкций. Существующая система исследования свариваемости и, как следствие, определение условий обеспечения технологической прочности, носит консервативный характер и не в полной мере соответствует теории и практике ПР по РС базовых деталей тяжело нагруженного оборудования. По сути дела проводимые исследования представляют собой экспресс-анализ измерений отклика на возмущения (термодеформационные циклы сварки).

Основная задача улучшения системы проведения исследований заключается в обнаружении коллективных эффектов, возникающих в металле массивных конструкций сложной формы. Подобный подход дает дальнейшее развитие АСНИ сварочных процессов и обеспечивает организацию отдельных подсистем в единую иерархическую систему, что создает коллективный интеллект профессиональных знаний.

Компьютерное моделирование на основе САБ/САМ-технологий позволяет отказаться, где можно, от натурного эксперимента. Математическое описание различных физических процессов в металле массивных конструкций в течение жизненного цикла показывает, что проведение расчетов для реальных технологических процессов возможно только для отдельных простейших задач с использованием ряда допущений.

Для решения более сложных задач, особенно для РС, необходимо совместное рассмотрение целого комплекса процессов в связи с их тесным взаимодействием при воздействии на металл. Известные алгоритмы обработки основаны на расчетах экспериментально-статистических зависимостей между параметрами сварного шва (катет, глубина проплавления и др.) и параметрами режима (сила тока, напряжение, скорость подачи проволоки). Объектом исследования является сварка в среде защитных газов. Ее применение в РС нецелесообразно из-за более низких по сравнению с ручной сваркой пластических свойств наплавленного металла. Методики ограничены

рамками отдельных типов сварных соединений из низкоуглеродистых сталей, они не учитывают влияния зазора в стыке и т.д.

Одно из направлений АСОД базируется на алгоритме расчета показателей свариваемости легированных сталей (решение тепловой задачи, расчет условного среднего диаметра аустенитного зерна и др.). Параметрические уравнения получены на основе обработки экспериментальных данных сварных соединений низколегированных сталей с содержанием углерода не свыше 0.45 %.

В практике РС сварки большая часть восстановительных работ выполняется на т.н. трудно свариваемых сталях с содержанием углерода до 0.9 % и величиной эквивалента углерода до 1.5 %. Определение режимов сварки низко- и среднелегированных сталей является сложной задачей, при решении которой необходимо обеспечить качественное формирование наплавляемого металла и благоприятную металлографическую структуру зоны термического влияния.

Применяемые в настоящее время имитационные методы предназначены для решения прямой технологической задачи определения структуры металла по заданным параметрам режима сварки.

Отметим также пакеты моделей в САПР ТП СП:

-выбора режимов однопроходной сварки из условия получения требуемых размеров шва стыковых и угловых соединений;

- оценки режимов однопроходной сварки, исходя из заданных технологических условий (видов соединения, толщины металла, и др.);

- оценки размеров швов в зависимости от технологических условий и режима сварки;

- механических свойств металла шва, ЗТВ и др.

Возможности теоретического расчета ограничиваются принятыми упрощениями характера распределения источников теплоты, недостаточной изученностью процессов теплопередачи в массивных телах сложной формы, закономерностями формирования НДС и механизмов перемещения водорода.

Модели не позволяют производить оперативный анализ технологических вариантов. Они имеют локальный характер и их можно использовать лишь в той области факторного пространства, в котором производились экспериментальные исследования.

Адекватность математических моделей невозможно проверить на крупногабаритных изделиях. В компьютерных моделях САПР ТП сделаны допущения, которые в значительной степени снижают практическую ценность результатов и возможность непосредственного их использования при проектировании технологии РС. Компьютеризация принятия конструктор-ско-технологических решений восстановительных работ на массивных конструкциях сложной формы практически находится на нуле.

Существенное значение имеют генераторы проектной конструкторско-технологической документации в графическом редакторе САПР ТП СП. Генератор проектно-конструкторской документации (ГПКД), как правило, представляет собой НИОКР, которая имеет сроки начала и окончания работ.

Исследования проводят применительно к изготовлению новых конструкций. Отчет о НИОКР выполняют в бумажной форме, он во многих случаях не соответствует формату PDF. Восстановление работоспособности конструкций рассматриваемого класса выполняют в условиях крайне сжатого времени, причем ПР должно иметь развернутую форму.

Объем исследований, необходимый для ПР по PC, может соответствовать объему НИОКР ПР, применительно ко всем этапам ЖЦК, должно так же обеспечивать экономическую эффективность и конкурентоспособность, высокий технический уровень, принцип гарантированной эксплуатации, соответствие требованиям технической эстетики и экономичности конструктор-ско-технологического сопровождения СГПТР. требованиям государственных норм и правил, которые разработаны для производства новых конструкций.

В пакетах прикладных программ типа Techcard при разработке ГПКТД на новые конструкции обязательным условием является выполнение технической документации полностью в электронном виде. Для PC подобных разработок нет.

Следует отметить и значение информационной поддержки (CALS -технологии) в САПР ТП СП. В области разработки ПО САПР ТПП интерактивным графическим редактором для работы с двухмерными и трехмерными геометрическими объектами является CADD. Однако в нем реализованы упрощенные представления о создании массивной конструкции сложной формы, подвергаемой PC.

В рамках CALS - технологий, которые в русскоязычном понимании расшифровываются как информационная поддержка изделия, развиваются технологии управления производственной информацией (PDM - система). Она занимает промежуточное положение между системами CAD-CAM-САЕ (инженерно-конструкторской подготовки нового изделия, или иными словами, интегрированной САПР) и системой MRP, решающей вопросы технического обслуживания и др.

В САПР ТПП начинает широко использоваться объектная технология. Объект открывает реализацию идей С-технологии, которая представляет новый интегрированный подход. Процессы изготовления изделия и сопровождения координируются с помощью распределенной информационной среды.

Эти и другие проекты позволят решать объемную по масштабам и сложности проблему поиска процессов ПР и СППР, способных удовлетворить значительное множество прикладных требований от проектирования технико-технологических решений PC до их практического воплощения, а также управления информационными данными и библиотекой компонентов.

В СППРс находят применение также экспертные системы. Аналоги экспертных систем в САПР ТПП СП соответствуют российским и зарубежным стандартам управления качеством продукции (ГОСТ Р ИСО 9000-9003, ИЛИ/ CALS-технологии и др.).

С помощью компьютерных систем осуществляют проектирование сварочных процессов: моделирование процессов сварки, расчет параметров ре-

жимов разнообразных способов сварки - в среде защитных газов, контактной и др., их выбор по заданным характеристикам шва и т.д.

Подобные работы выполняют на базе специализированной комплексной информационной системы ТесЬсагс!.

Для разработки архитектуры ЭС по РС при решении проблем ПР и СППР восстановительных работ необходим учет разных требований.

Одним из достоинств ЭС является возможность использования для решения самого широкого круга задач, в том числе неформализованных, которые до недавнего времени считались малодоступными для вычислительной техники. Знания о предметной области изложены в вербальной форме. Фак-туальные знания получены экспериментальным путем. Логические связи между используемыми понятиями задачи сложны. Выбор решения обычно зависит от большого количества факторов и их сочетаний. В таких случаях решающую роль играют знания и опыт высоко квалифицированных специалистов (экспертов).

Информация о РС представлена в виде больших массивов. Для извлечения знаний для ПР и СППР должны быть более широко использованы коммуникативные методы, как пассивные (наблюдения, протоколы мыслей вслух и др.), так и активные (групповые и индивидуальные, мозговой штурм, экспертные игры и др.), и текстологический анализ (учебники, литература, документы).

В общем случае комплекс действий ПР и СППР по РС должен быть представлен гибридной экспертной системой. Основанием для этого являются разные модели представления знаний. ЭС по РС, которые кроме БД и БЗ, включают в себя и прикладные программы конкретной предметной области (механики разрушения твердого тела, технологическую теплофизику и многие другие дисциплины), которые также требуют конкретного развития.

Проест 1.2 Пакет научных прототипов и гипотезы о предполагаемых решениях

Проект содержит 2 подпроекта.

Подпроект 1.2.1 - прототипы.

Проведенный обзор более тысячи источников позволил выявить список из ~ 80 публикаций, которые мы определили как аналоги. С ними работали по известной схеме оценки качества аналогов по критериям. В результате получили наилучшие мировые и корпоративные решения, которые приняли в качестве прототипов.

Научные прототипы сведены в таблицу 1.

Таблица 1

Пакет научных прототипов_____________

Ранг прото-ти-па Наименование прототипа Ссылка на источник ин-формац. Недостатки прототипа

1 2 3 4

0 Систем принятия технико-технологических решений [1-16] Вербальный уровень, нестыковка идеологий

1 1.1. Подсистема 1 - автоматизированная система научных исследований в сварочном производстве (АСНИс) [17-21] Нет интегрирующего звена, позволяющего оценивать свариваемость в течение ЖЦК МК СФ

1.2. Подсистема 2 - автоматизированная система обработки данных (АСОД) [22-27] Параметрическая неполнота оценки свариваемости

1.3. Подсистема 3 - генератор ПКТД [28-31] Недостаточная конверген-тность

1.4. Подсистема 4 - информационная поддержка (CALS) [32-38] Неадаптированность под проблематику

1.5. Подсистема 5 - комплексная экспертная система [39-45 ] Неадаптированность под проблематику. Параметрическая неполнота

1.6. Подсистема 6 - комплексная дополнительная обработка триады: «ма-териал-энергия-информация» [46-47] Неадаптированность под проблематику

1.7. Подсистема 7 - практическая реализация предложенных решений [48-49] Недостаточная конверген-тность поля знаний

2 Блок 1.1 методов натурных испытаний [50] Параметрическая неполнота.

Блок 1.2 методов лабораторных исследований [51] Неадаптированность под проблематику

Блок 1.3 вычислительного эксперимента [26, 51-55] Структурно-алгоритми-ческая неполнота

Блок 1.4 теоретических исследований [56] Недостаточная конве-ргентность

Блок 1.6 хранения новых научных стратегических экспериментальных знаний [57] Неадаптированность под проблематику

Окончание таблицы 1

1 2 3 4

2 Блок 2.1 обработки результатов вычислительных экспериментов [26] Неадаптированность под проблематику

Блок 2.2 обработки результатов натурных испытаний [58] Параметрическая неполнота

Блок 2.4 обработки результатов до уровня научных знаний [59] Структурно-алгоритмическая неполнота

Блок 3.1 работы с технической документацией [61] Параметрическая неполнота

Блок 3.2 выдачи конструкторско-тсхнологической документации [62] Структурно-алгоритмическая неполнота

Блок 3.4 поддержки разработок учеб- | [15] но-методических пособий 1 Неадаптированность под проблематику

Блок 4.1 автоматизации подготовки офисной документации [14] Структурно-алгоритмическая неполнота

Блок 4.2 автоматизации инженерных расчетов [63-64] Структурно-алгоритмическая неполнота

Блок 4.3 автоматизации конструирования рабочих документов [63] Структурно-алгоритмическая неполнота

Блок 4.4. подготовки управленческих решений по технологии выполнения ремонтной сварки [64] Недостаточная конвер-гентность поля знаний

Блок 4.5 информационной поддержки на постпроизводственных стадиях жизненного цикла конструкций [13] Неадаптированность под проблематику

Блок 4.7 интеграции конструкторско-технологических решений [65] Неадаптированность под проблематику

Блок 5.1 хранения знаний [66-67] Параметрическая неполнота

Блок 5.2 управления знаниями [68-69] Параметрическая неполнота

Блок 5.3 логического вывода [701 Параметрическая неполнота

Блок 5.5 хранения новых тактико-технологических экспериментальных полуфабрикатных данных [71] Недостаточная конверген-тность поля знаний

Блок 6.1. комплексной обработки дуплекса «материал - энергия» [56] Системно-структурная неполнота.

Блок 6.2 комплексной обработки дуплекса «материал - информация» [56] Системно-структурная неполнота

Блок 6.3 развития подсистемы триады «материал-энергия- информация» [56-58] Структурно-алгоритми-ческая неполнота

Блок 6.5 формирования оптимальной структуры выполнения РС МК СФ [72-73] Системно-структурная неполнота

Блок 7.1 [74] Системно-структурная неполнота

Блок 7.2 [75-79] Системно-структурная неполнота

Подпроект 1.2.2 Гипотезы о предполагаемом развитии прототипов. Гипотеза 1. Для развития СПТТРрс целесообразно ввести подсистему реализации и модернизировать 6 прототипных подсистем.

Гипотеза 2. Для развития подсистемы АСНЙ целесообразно ввести блок хранения новых научных стратегических экспериментальных знаний на основе методов натурных испытаний и др. с модернизацией 4-х блоков прототипа.

Гипотеза 3. Для развития подсистемы АСОД целесообразно введение блока обработки результатов до уровня научных знаний с модернизацией двух блоков прототипа.

Гипотеза 4. Для развития подсистемы генератора ПКТД целесообразно введение блока разработки учебно-методических пособий СПТТРрс с модернизацией пяти блоков прототипа.

Гипотеза 5. Для развития подсистемы информационной поддержки СПТТРрс на всех этапах ЖЦК целесообразно введение блока интеграции конструкторско-технологических задач в единое информационное пространство с модернизацией пяти блоков прототипа.

Гипотеза 6. Для развития ЭС РС целесообразно введение блока хранения новых тактико-технологических экспериментальных полуфабрикатных знаний с модернизацией трех блоков прототипов.

Гипотеза 7. Для развития подсистемы комплексной дополнительной обработки информации целесообразно ввести блок поддержки формирования оптимальной технологии с модернизацией грех блоков прототипа.

Гипотеза #.Для развития подсистемы практической реализации в нее целесообразно ввести блок оформления документов о новизне с модернизацией всех блоков прототипа.

Гипотеза 9. Для оценки функциональной свариваемости металла, подвергаемого РС, оцениваемого испытанием технологических проб, целесообразно развитие первого прототипа 3-го ранга.

Гипотеза 10. Для разработки системы управлением тепловыми процессами, протекающими при сварке металла большой толщины, целесообразно развитие второго прототипа 3-го ранга.

Гипотеза 11. Для разработки системы регулирования напряженно-деформированного состояния металла восстанавливаемых конструкций, целесообразно развитие третьего прототипа 3-го ранга.

Гипотеза 12. Для разработки системы управления поведением водорода в толстостенном металле целесообразно развитие четвертого прототипа 3-го ранга.

Гипотеза 13. Для ПР и СПГГРрс в условиях невозможного выполнения предварительного подогрева и последующей термообработки целесообразно развитие пятого прототипа 3-го ранга.

Гипотеза 14. Для ПР и СППРрс при наличии не удаленных трещин целесообразно развитие шестого прототипа 3-го ранга.

Резюме по программе 1: Сопоставительный анализ собранных материалов позволил оценить проблемы РС массивных конструкций сложной формы и системы принятия решений по РС и их развитию. На этом основании предложен 3-ранговый пакет научных прототипов, достаточный для дальнейшего исследования и развития СППР РС.

ПРОГРАММА 2. МОДЕЛИ СИСТЕМЫ ПРИНЯТИЯ ТЕХНИКО-

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО РЕМОНТНОЙ СВАРКЕ МАССИВНЫХ КОНСТРУКЦИЙ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ

Программа включает в себя 5 проектов, в рамках которых выполнено полуформализованное моделирование СПТТРрс, отличающееся строгим синтаксисом и интерпретируемой семантикой, отражающей специфику объекта.

Проект 2.1 Системно-структурная модель СПТТРрс

Системно-структурная модель прототипа нулевого ранга представлена на рис. 2.

Задание на ПКТД для ремонтной сварки в сложных случаях ее выполнения

Информация о техпроцессе и ситуации

Прототип 0-го ранга (СПТТР рс)

14

Решение о ПКТД

7

Рис. 2. Системно-структурная модель СПТТРрс по компилятивному прототипу [1 - 16] и

предлагаемому решению (подсистемы, ориентированные на сварочное производство: 1 - автоматизированного научного исследования; 2 - автоматизированной обработки данных; 3 - генератора ПКТД; 4 - СЛЬБ (информационной поддержки); 5 - экспертной поддержки; 6 - дополнительной комплексной обработки триады «материал, энергия, информация»; 7 - практической реализации предложенных решений, 8, 9-интерфейсов)

Решение связано с введением подсистемы 7 и модернизацией подсистем 1-6. Подсистемы управления и визуализации не показаны. Новизна отмечена на рис.2 фоном, уголками и жирной стрелкой.

Проект 2.2 Алгоритмическая модель функционирования СПТТРрс

Алгоритм функционирования СПТТРрс, представленный на рис. 3, дан в формализме блок-схем по ГОСТ 19.701.

Задание па решение о 11КТД РС. Информация:

- о ситуации,

- о ресурсах,

- о критериях "

( )

} I г

Начало цикла по задачам

Работа подсистемы 4

-{

САЬБ-поддержка

Работа подсистемы управления

Действия" ЛПР

Работа подсистемы 5

{Поддержка от ЭС

Работа подсистемы 1

1

Работа подсистемы 2

15 1

Работа подсистемы 3

^Получение новых данных и значений

- -^Обработка данных

Генерирование ПКТД 18

Работа подсистемы визуализации

Дополнительная

обработка

требуется?

Дополнительная обработка данных

Работа подсистемы 7 1

Реализация решений

_. [ Оценка качества

28

[ Оценка 1 устраивает?

Результаты,

отчеты,

опыт

СИЗ

Рис. 3 Алгоритм функционирования СПТТРрс

Проект 2.3 Критериальная модель оценки качества функционирования СПТТРрс

Нами использована следующая модель для критериев качества:

1 = 1(1-4. (1)

ы

где I - интегральный критерий качества функционирования СПТТРрс, I, - частные критерии, характеризующие работу подсистем, а,-вес, ^а, =1, ¡=1...9.

1| = 1И • ам + 1Й • аа , (2)

где ¡¡1 , 1;2 - качества результата и процесса функционирования ¡-ой подсистемы, соответственно, ал , (х,2 — веса.

1,2 =ХМ|2Р (3)

р!

где ¡¡г: - своевременность, 1,22 - технологичность, - затратность.

Для оценки качества результата (по 1^) строили иерархические онтологии для каждой подсистемы СПТТРрс. Все частные критерии использовали в нормированном виде, т.е.

ТК ТР

I, (4)

где индексы «тк» и «тр» - текущие и требуемые значения показателя.

В особых случаях, требующих жесткого выполнения регламентных работ, использовали мультипликативные критерии вида:

где П - произведение показателей.

Проект 2.4 Информационные модели СПТТРрс

Разработан пакет информационных моделей СПТТРрс. В основе пакета - онтологии (пример приведен на рис.4), инфологические модели, потоки информации и циклы ее обращения.

Рис.4 Фрагмент иерархия понятий по термину «Оценка качества СПТГРрс»

(О - оценка качества СПТТРрс, I - оценка состояния, 2 - оценка работы, 1.1 - подсистемы 1,..., 1.9 - подсистемы 9,2.1 - по результату, 2.2 - по процессу, 2.1.1 - по продукту, 2.1.2 - по отчетности, 2.1.3- по опыту, 2.2.1 - по своевременности, 2.2.2 - по технологичности, 2.2.3 - по затратности).

Проект 2.5 Пакет концептуальных моделей СПТТРрс

В рамках проекта проанализированы определения и дефиниции основных понятий с использованием базового набора словарей, энциклопедий и Интернета. Установлено, что большинство определений отличаются неоднозначностью и неполнотой. Для преодоления этого недостатка предложено использовать формализм концептуальных моделей.

Резюме по программе 2. Выполнено полуформализованное моделирование системы принятия технико-технологических решений по РС МК СФ. Созданы системно-структурная, алгоритмическая, критериальные, информационные и концептуальные модели.

ПРОГРАММА 3. МОДЕЛИ И РАЗВИТИЕ ОСНОВНЫХ ПОДСИСТЕМ СПТТРрс.

Программа содержит 3 проекта и 11 подпроектов.

Проект 3.1. Развитие АСНИрс

Проект включает в себя 3 подпроекта.

Подпроект 3.1.1. Развитие структуры автоматизированной системы

научных исследований сварочного производства. Системно структурная модель АСНИрс представлена на рис.5.

Задание на проведение исследований Первый прототип 1-го ранга (АСНИрс) 9'

1

:: ! :'1.5

Поток ресурсов 1

Г 1 .7

1.6

Рис.5 Системно-структурная модель автоматизированной системы научных исследований

по компилятивному прототипу [17 -21] и предлагаемому решению (блоки: 1.1- методов натурных испытаний; 1.2 - методов лабораторных исследований; 1.3 -вычислительного эксперимента; 1.4 - теоретических исследований; 1.6 - хранения новых научных стратегических знаний о поведении металла; 1.5, 1.7 — интерфейсов)

Новизна связана с введением блока 1.6 и модернизацией блоков 1.1-1.4.

Подпроект 3.1.2. Развитие блоков АСНИрс.

Развитие подсистемы 1 связано с решением пяти задач.

Развитие блока 1.1 натурных испытаний металла массивных конструкций сложной формы связано с задачей 1. Значительные габариты (прежде всего, толщина) конструкций сложной формы, многообразие нестандартных разделок больших размеров и типов сварных соединений, подвергаемых РС, выдвигают на первое место натурные эксперименты на базовых деталях тяжело нагруженного оборудования. Они дают представления о средствах и способах обеспечения технологической прочности конструкций большой толщины, в том числе и при неблагоприятных климатических условиях, в зависимости, прежде всего, от распространения теплоты по телу крупногабаритной конструкции.

Развитие блока 1.2 лабораторных испытаний металла массивных конструкций сложной формы связано с задачей 2. Разработанные легко деформированные пробы и методики их испытаний, а также модернизация известных образцов позволяют не только создавать условия для образования трещин, но и для их развития и торможения в многопроходных швах с параметром трещинообразования Реи < 0.185 %. С помощью блока 1.2 изучен фазо-во-структурный состав ЗТВ трудно свариваемых сталей, установлены особенности обеспечения технологической прочности, определены способы управления качеством. Путем испытания образцов, вырезанных из мест разрушения конструкции, определяли химический состав, структуру и механические свойства, характеристики трещиноустойчивости и трещиностойкости.

Развитие блока 1.3 вычислительного эксперимента связано с задачей 3. Объектами изучения были физико-химические процессы, протекающие в металле массивных конструкций сложной формы в течение их жизненного цикла. При РС крупногабаритных конструкций не в каждом случае возможно реализовать прямой эксперимент в полном объеме. Число вариантов моделей ограничивается по результатам натурных экспериментов. В этом случае вы-

рабатывается концепция, представляющая определенное видение изучаемой реальности. Она придает экспериментальным данным в сочетании с имеющимся опытом и знаниями ЛИР содержательный смысл, превращая имеющиеся данные в объективную информацию о реальности протекающих процессов. Общее решение распространения теплоты и связанного с ним напряженно-деформированного состояния выполнено численными методами. Для разработки ПО этих расчетов был использован метод анализа температурных полей, основанный на применении теории устойчивости разностных схем к исследованию сходимости МКЭ нестационарного уравнения теплопроводности. Это позволило решить задачи неизотермической упруго-пластичности в плоской постановке. Адекватность результатов вычислительных экспериментов (с использование критериев Фишера и Стьюдента) доказывается совпадением с данными натурных экспериментов.

Развитие блока 1.4 теоретических исследований процессов, протекающих в металле массивных конструкций сложной формы связано с задачей 4. Полученные результаты послужили основой для теоретических исследований влияния технологической и климатической температуры на временные и температурные деформации крупногабаритных конструкций. Для ПР по восстановительным работам, которые выходят далеко за рамки САПР ТПП сварочного производства, создана теоретическая база формулирования и решения задач технологической теплофизики, формирования напряженно-деформированного состояния в базовых деталях сложной формы, перемещения водорода, т.е. процессов, протекающих в течение ЖЦ, условий формирования структуры и свойств, определяющих работоспособность восстановленных конструкций. Она дает углубленные знания по кристаллизации, диффузионным процессам, структурообразовании, технологической, конструкционной и эксплутационной прочности.

Развитие блока 1.6 хранения новых научных стратегических знаний связано с задачей 5. В документальную и фактографическую БД входят данные об анализе причин разрушения и др., а также известные или апробированные решения РС. В случае их отсутствия требуется разработка неизвестных до сих пор (новых) решений, мониторинг поведения металла в процессе выполнения восстановительных работ и при эксплуатации, управление этим процессом. Хранение новых научных стратегических знаний традиционно производится в отчетах НИОКР, депонированных в ВНИИцентре, в журналах (Сварочное производство, Автоматическая сварка и др.), в тезисах докладов на международных, всесоюзных, российских и др. конференциях, в тематических сборниках УГТУ - УПИ, РГППУ, ПГТУ и др. Концепция, стратегия и технология преобразования жизненного цикла базовой детали в механизированный и интегрированный процесс находятся также в электронном хранилище. Компьютеризация знаний о РС позволяет обеспечивать ими весь цикл «исследование - производство» концептуальными моделями, которые вместе с программными средствами образуют интеллектуальную систему моделирования РС. Формализация знаний по РС требует разработки базы знаний и позволяет реализовать прототип системы на следующей стадии

прсмраммной реализации. Постановка задачи ПР на языке теории множеств включает в себя цель задачи, совокупность элементов задачи; совокупность связей между элементами, стратегию манипулирования знаниями. Выделяются входные и выходные параметры. В задачу выбора решений входят знания о том, какие входные и выходные факторы влияют на выбор решения и в чем проявляется это влияние. ПР на языке иМЬ включает в себя разнообразные модели, среди них модель процессов (физическая архитектура системы); модель взаимодействий, описывающих механизмы взаимодействия объектов системы; модель классов (иерархии классов и отношений между ними) и др.

Подпроект 3.1.3. Интеграция блоков АСНИрс.

В блоках 1.1 и 1.2 представлены измерительные комплексы, в которые входят микророцессоры. С помощью испытательных стендов проводят количественный и качественный анализ распределения тепловых потоков в конструкциях сложной формы, НДС металла, его структурно-фазового состава. Исследования заключаются в составлении задания на эксперимент; изменении основных параметров воздействий (режимов многопроходной сварки, порядка выполнения швов путем расстановки сварщиков) на скорость охлаждение металла ЗТВ; фиксации временных и остаточных напряжений, актов акустической эмиссии; получении и обработке результатов. При этом имеет место итерационное решение поставленных задач, что позволяет выявлять факторы, которые оказывают наиболее сильное влияние на результат (например, на ударную вязкость, величина которой во многом определяет вероятность образования холодных трещин различных видов).

В АСНИрс предусмотрен анализ моделей (комплексное влияние толщины металла, величины погонной энергии, температуры предварительного отпуска или термической обработки на ударную вязкость участка высокого отпуска ЗТВ и др.). Одним из главных требований является стабилизация возмущающих факторов (режимов сварки и др.). Выявленные факторы используются для дальнейшей обработки методами регрессионного анализа. Применяя МКЭ, рассчитывают распределение температур и связанное с ними формирование напряженно-деформированного состояния. Модель вместе с ПО образует интеллектуальную систему моделирования РС с возможностью автоматизации цикла «исследование - производство» и обеспечения эффективности научных исследований и подготовки ПР СППР.

Блок 1.4 обеспечивает формализацию и представление знаний для планирования многофакторных экспериментов, оценки значимости коэффициентов и др. Для решения проблем ПР и СППР элементы системы РС представлены в виде отдельных моделей (теплота, силовой фактор, водород, человеческий фактор и др.). Предусмотрена разработка стендов для комплексного измерения температур, временных и остаточных напряжений и деформаций, проявления актов акустической эмиссии. Повышение чувствительности экспериментов осуществляется путем применения микроанализаторов, хроматографа, современных методов измерений НДС.

С помощью системы управления экспериментами автоматизируется качественный и численный анализ априорных моделей.

Широкое использование физических методов измерений позволило получить качественно новую информацию. Для более глубокого понимая механизмов образования холодных трещин поведение системы прогнозируется на основе решения уравнений теплопроводности и массопереноса (законов Фурье и Фика, уравнения Ричардсона и др.).

В отличие от упомянутых и других разработок, касающихся наблюдений только в процессе эксплуатации, в настоящей работе ТМ представляет собой систему непрерывных наблюдений за поведением металла конструкции в процессе выполнения технологических операций и эксплуатации.

Методы исследований также основаны на использовании системного анализа, модели данных (инструмента моделирования), логического проектирования. Это позволяет произвести концептуализацию знаний - разработку неформального описания знаний о РС, которое отражает основные концепции и взаимосвязи между понятиями предметной области.

При необходимости выполняются требуемые измерения, служащие основой для соответствующих оценочных процедур (анализ текущего состояния, распознавание острых ситуаций и др.) и последующего ПР.

Проект 3.2. Развитие АСОДрс

Проект содержит 4 подпроекта.

Подпроект 3.2.1. Развитие структуры АСОДрс.

Системно-структурная модель представлена на рис. 6.

Задание на обработку данных, Второй прототип 1 -го ранга (АСОД) Ответ

"2.3

поток данных 2 2.5

2.4

Рис. 6. Системно-структурная модель АСОД по компилятивному прототипу [22 - 27] и

предлагаемому решению (блоки: 2.1 - автоматизированной обработки результатов вычислительных экспериментов; 2.2 - обработки результатов натурных экспериментов; 2.4 - обработки результатов до уровня научных знаний; 2.3,2.5 - интерфейсов).

Новизна решения связана с введением блока 2.4 и модернизацией блоков 2.1 и 2.2.

Подпроект 3.2.2. Развитие блока автоматизированной обработки результатов вычислительных экспериментов.

Блок 1.1 подсистемы 1 обеспечил получение данных о поведении реального тяжело нагруженного оборудования. Блок 1.2 позволил получить

данные о локальных процессах. Блок 1.3 дополнил эти данные новыми сведениями, выявленными в ходе вычислительных экспериментов. Все эти данные требуется обработать, чтобы передать блоку 1.4. Функции такой обработки возложены на АСОДрс.

Дальнейшее развитие теории сварочных процессов связано с организацией отдельных систем в единую иерархию, которая позволяет специалистам различного профиля (конструкторы, расчетчики, исследователи, технологи и др.) оперативно обмениваться информацией (коллективный интеллект) для максимального сокращения материальных средств и времени на реализацию ПР и СППР, задачи которых учитывают особенности конструкции и состояния металла.

Реализация ПР осуществляется на основе системы управления вычислительными экспериментами, в которых были исследованы функциональные назначения Г1Р и пути их интеграции в ЖЦК за счет организации информационных связей.

Предложена обобщенная функциональная структура управления вычислительными научными экспериментами, состоящая из двух уровней интеграции. На первом осуществляли сбор, накопление и обработку информации о динамике изменения НДС и координацию его научного сопровождения в процессе эксплуатации тяжело нагруженного оборудования. На втором уровне обеспечивали сбор и обработку экспериментальных данных на основе объединения средств вычислительного эксперимента и испытательных стендов в единый программно - аппаратный комплекс.

Разработанное ПО охватывает все стадии ЖЦК индивидуального тяжелого машиностроения. Имея статистику и историю качества изготовляемой продукции, можно оценивать уровень состояния металла сварных соединений и прогнозировать работоспособность восстановленных конструкций.

Таким образом, блок 2.1. обеспечивает интегрированную обработку вычислительных экспериментов для всех вариантов предлагаемых решений, т.е. для альтернатив.

Подпроект 3.2.3. Развитие блока обработки результатов натурных экспериментов.

Блок 2.2 обеспечивает обработку данных об исходном множестве входных и выходных параметров натурных испытаний с выявлением связей. Процесс обработки разделен на несколько этапов: опрос экспертов, создание диаграмм и моделей, распространение документации, оценка адекватности моделей и принятие их для дальнейшего использования. Свойства объекта, являющиеся существенными с точки зрения технолога (температура автоподогрева, ударная вязкость и др.), представлены после обработки прогностическими детерминированными регрессионными моделями. Путем планирования эксперимента по Боксу - Уилсона были установлены функциональные связи между величинами.

Нодпроект 3.2.4. Развитие блока обработки результатов до уровня научных знаний.

С помощью АСНИ обнаружено коллективное влияние различных факторов (распределение тепловых потоков в массивных деталях сложной формы, формирование НДС и др.). Учитывая крайне сложный характер процессов деградации металла, принята рабочая гипотеза: охрупчивание металла в течение ЖЗК рассматриваемого класса носит линейный характер.

Полученная модель оценки состояния металла и его поведения в процессе выполнения ремонтной сварки учитывает исходное состояние основного металла (отливка, поковка, прокат), вид дефекта в основном металле и в металле многопроходного шва; структурно-фазовый состав основного металла и сварного соединения; механические свойства основного металла, сварочных материалов и сварного соединения; распространение теплоты в конструкциях сложной формы; формирование НДС; поведение водорода.

Предельное состояние металла корня многослойного шва с односторонними У-образными разделками (стадия предразрушения) оценивается высотой шва, а также величинами относительной деформации в окрестности трещиноподобной несплошности (зазор, разделка типа «в замок») и угловой деформации свариваемых заготовок; величиной поперечной деформации.

Разработанное ПО позволило рассчитать теплоперенос в телах сложной формы и напряженное состояние металла конструкций, подвергаемых РС. Созданные адекватные прогностические модели позволили получать информацию о возможном состоянии металла, о достижении предельных его состояний в процессе выполнения разнообразных технологических операций.

Модели, полученные по данным акустической эмиссии, позволили определить место, в котором ожидается максимальный риск образования трещин.

Последующие испытания образцов с наличием трещин подобного типа и многолетний мониторинг металла конструкций, находящихся в эксплуатации, показали, что трещины, имеющие горячий характер происхождения, особенно расположенные по границам зерен (С-образной формы), дальнейшего развития не получают. Скорее всего, это связано с тем, что их концы не создают концентрацию деформаций и напряжений, необходимую для распространения трещины.

Выполнение ремонтных работ на массивных конструкциях индивидуального тяжелого машиностроения с не удаленной трещиной поставило необходимость постоянного наблюдения за ее поведением. Условия начала движения холодной трещины определяли расчетным путем по созданным моделям, в которых К!С является функцией ударной вязкости.

Знания сведены нами в два вида моделей оценки технического состояния базовых деталей. Статические модели объединили расчетные данные, а динамические модели - индивидуальное техническое состояние. Модели определили ресурс эксплуатации восстановленных конструкций.

Разработанные прогностические модели являются полными, адаптируемыми и эволюционными. Они обеспечивают широкой диапазон изменений

и добавлений, удовлетворяющих ЛПР по точности воспроизводства состояния металла конструкции. Они являются достаточно абстрактными, т.к. позволяют варьировать большим числом переменных, не вызывающих сомнения в надежности и практической полезности, полученных в них результатов. Обработка результатов испытаний позволила расширить базу эвристических знаний о закономерностях разрушения и характере его развития. На основе совокупной информации правила вывода в БЗ определили решение о наиболее вероятной причине разрушения базовой детали тяжело нагруженного оборудования.

Проест 3.3. Развития генератора ПКТДрс

Проект состоит из 4-х подпроектов.

Подпроект 3.3.1. Развитие структуры генератора.

Системно-структурная модель подсистемы представлена на рис. 7.

Рис.7 Системно-структурная модель но компилятивному прототипу [28 - 31] и предлагаемому решению генератора ПКТД (блоки 3.1 - поддержки работы с технической документацией; 3.2 - выдачи конструкторско-технологической документации; 3.4 - поддержки разработки учебно-методических материалов; 3.3, 3.5. - интерфейсов)

Предлагаемое решение связано с введением блока 3.4 и развитием блоков 3.1 и 3.2.

Подпроект 3.3.2. Развитие блока поддержки работы с технической документацией.

Решение по генератору КТД нацелено на новое качество технической (описания на коды, алгоритмы, API и др.) и пользовательской (руководство для конечных пользователей) документации. Организация пользовательской документации заключается в создании руководства по осуществлению шагов, необходимых для ПР и СПТТР. Каждая глава руководства посвящена отдельным темам (PC цилиндров, прокатных валков и др.), которые сгруппированы в архивный сборник выполненных работ. Он содержит справочные данные: название машины, номера чертежей и заказов, принятые решения и др.

Методология ПР носит гибкий характер, в ее основу положена CASE -технология с использованием спиральной модели. Разработка документации о ПР имеет итеративный характер. В зависимости от свариваемой конструкции можно использовать модели «черного», «серого» и «белого» ящиков, это

создает широкие возможности API, что в значительной степени помогает при разработке ПО и облегчает работу пользователя этих моделей.

Программист создает приложения для пакетов прикладных программ типа Techcard, TechnoloGS и др. на основе SDK, в которых содержится набор библиотек и других инструментальных средств.

Документация в виде электронного описания конструкции и технологии ремонтной сварки требует наличия 5 видов автоматизированных рабочих мест (АРМ) пользователей: администратора системы; архивариуса; оператора добавления документов; поиска и обработки информации; клиента архива.

Подпроект 3.3.3. Развитие блока выдачи конструкторско-технологической документации.

Каждый случай PC характеризуется набором определенных параметров и алгоритмом работы, которые редактируется. Работа пользователя блока 3.2.ведется в системе диалога через меню. Задавая тип конструкции, химический состав и другие параметры, пользователь получает доступ к конструк-торско-технологический архиву по составу изделий, ведению и сопровождению архивных документов (чертежей, спецификаций, техпроцессов, текстовых документов и т.д.), к рекомендациям по ПР. При просмотре комплекта документов имеется возможность внесения замечаний, управления оформлением и выводом требуемых документов на печать. Для просмотра можно использовать официальную бесплатную программу Adobe Reader, а также программы сторонних разработчиков. Традиционным способом создания PDF-документов является виртуальный принтер, то есть документ как таковой готовится в своей специализированной программе - графической или текстовом редакторе.

Подпроект 3.3.4. Развитие блока поддержки разработки учебно-методических пособий.

С помощью блока 3.4 разработано 13 учебных программ, среди них «Организация и механизация ремонтных работ», «Сварочное оборудование для ремонтных работ», «Оборудование отрасли», «Организация технологического процесса производства сварных конструкций», «Введение в специальность», «Газотермическая обработка» и др.

Тематика учебно-методических пособий, направленных на развитие системы принятия технико-технологических решений по PC МК СФ, носит многоплановый характер. Среди них «Технологическая теплофизика сварки крупногабаритных конструкций большой толщины», «Разрушение базовых деталей тяжело нагруженного оборудования», «Теория риска выполнения ремонтной сварки массивных конструкций», «Водород в металле конструкций большой толщины», «Функциональная свариваемость металлических конструкций» и др. Разработаны методические указания к дисциплинам «Оборудование отрасли» и «Теория сварочных процессов».

Издано учебное пособие «Введение в специальность» (в соавторстве), подготовлена рукопись монографии «Трещины в металле массивных отливок сложной формы (в печати в РГППУ). Разработаны методические указания к проведению лабораторных работ по газотермической обработке металлов.

Резюме по программе 3

Предложена системно-структурная модель АСНИрс и схемы развития ее блоков, что покрывает потребности СПТТРрс.

ПРОГРАММА 4. РАЗВИТИЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ПОДСИСТЕМ СПТТРрс

Программа состоит из 4-х проектов.

Проект 4.1. Развитие CALSpc

Проект включает 3 подпроекта. Подпроект 4.1.1 Развитие структуры CALSpc.

Системно-структурная модель CALS представлена на рис. 8.

Рис.8 Системно-структурная модель по компилятивному прототипу [32 - 38] и предлагаемому решению CALS-информационной поддержки (блоки автоматизации: 4.1 - подготовки офисной документации; 4.2 - инженерных расчетов, 4.3- конструирования рабочих чертежей, 4.4 - подготовки управленческих решений по технологии выполнении ремонтной сварки; 4.5-информационной поддержки на постпроизводственных стадиях жизненного цикла конструкций; 4.7 - интеграции конструктор-ско-технологических задач; 4.6,4.8 - интерфейсов).

Новое решение связано с введением блока 4.7 и модернизацией блоков 4.1 - 4.5.

Подпроект 4.1.2 Развитие блоков 4.1 - 4.5 CALS «Ремонтная сварка массивных конструкций сложной формы». CALS-технологии (ИПИ-САПР «Ремонтная сварка массивных конструкций сложной формы») представляют собой логически структурированный набор принципов и технологий информационной поддержки жизненного цикла конструкций тяжелого машиностроения на всех стадиях этого цикла. В рамках CALS-технологии получила развитие С-технология, позволившая объединить не только конструирование ремонтной чертежной документации, но и разработку технологии PC и выполнение восстановительных работ. Конструкторско-технологические решения по выполнению восстановительных работ представляют собой совместную разработку ремонтных чертежей и авторский надзор за исполнением технических требований и соблюдением технологии. Координацию и контроль осуществляют с помощью специально

созданной для этой цели распределенной информационной среды, предусматривающей и взаимодействие с заказчиком.

Подпроект 4.1.3. Интеграция задач принятия решений по ремонтной сварке.

В блоке 4.7 реализована система сквозного конструкторско-технологи-ческого проектирования выполнения восстановительных работ и СПТТРрс, разработанная на основе разнообразных программных продуктов. Функционирование проектных процедур обеспечивается ПО: CAD /CAE; MRP; САРР; PDM.

Проект 4.2. Развитие экспертной системы по ремонтной сварке

Проект включает 4 подпроекта. Подпроект 4.2.1. Развитие структуры ЭСрс. Программа содержит 5 проектов и 4 подпроекта. Системно-структурная модель экспертной системы представлена на

рис. 9.

Рис. 9 Системно-структурная модель экспертной системы по компилятивному прототипу

[39 - 45] и предлагаемому решению (блоки: 5.1 - хранения знаний; 5.2 - управления знаниями, 5.3 - логического вывода; 5.5 -хранения новых тактико-технологических экспериментальных полуфабрикатных знаний; 5.4, 5.6 - интерфейсов).

Решение связано с модернизацией блоков 5.1 - 5.3 и введением блоков 5.5-5.6.

Подпроект 4.2.2 Развитие блоков хранения знаний и управления знаниями.

Единая информационная система интеграции субъектов поддержки жизненного цикла массивных конструкций сложной формы позволяет принимать наиболее целесообразные в каждом конкретном случае выполнения РС МК СФ. Документы, касающиеся СПТТРрс базовых деталей (чертежи, расчеты и т.л.), находятся в электронном хранилище.

Методология когнитивного исследования проблем ремонтной сварки конструкций индивидуального тяжелого машиностроения заключается в наполнении ЭС (блок 5.1). По своему назначению составляющие ЭС РС МК СФ разделены на информационные или консультационные, исследовательские и управляющие. Консультационная часть ЭС предназначено для получения пользователем квалификационных советов; исследовательская призва-

на помогать пользователю квалифицированно решать научные задачи; управляющая ЭС служит для автоматизации управления процессами в реальном времени.

В системе автоматизированного конструкторско-технологического проектирования ПР и СППРрс вся совокупность КМ включена в банк моделей, выполняющий функции комплексной ЭС «Ремонтная сварка массивных конструкций сложной формы». Она представляет собой программный комплекс, в котором воплощены эмпирико-расчетный опыт и знания экспертов (конструкторов, технологов металлургического, механосборочного и сварочного производств, расчетчиков, исследователей, специалистов прочности твердых тел и др.) в такой форме, используя которую менее квалифицированный пользователь может получить разумный совет или принять решение.

Информационная база ЭС «Ремонтная сварка массивных конструкций сложной формы» содержит разделы «Виды разрушения массивных конструкций (квазихрупкое, хрупкое, вязкое, усталостное)», «Причинно-следственные связи образования трещин», «Экспериментально-расчетный комплекс».

База знаний ЭС включает в себя совокупность продукционных правил. Правила, фреймы и другие элементы знаний позволяют понимать трудно уловимые аспекты выполнения PC базовых деталей тяжело нагруженного оборудования. База данных ЭС включает в себя разделы: параметры термических циклов электродуговой сварки (ручной, механизированной в защитных средах, под слоем флюса) и газокислородной резки; структурные и фазовые превращения; технологические напряжения; виды, величина и распределение вероятных дефектов в многопроходных швах; параметры актов акустической эмиссии; общие технологические рекомендации.

Вывод консультации может быть альтернативным, т.е. содержать несколько фактов. Для облегчения процесса принятия окончательного решения в каждый альтернативный вывод нами обоснован соответствующий коэффициент доверия.

Блок 5.2 обеспечивает наполнение БЗ, хранение и извлечение знаний. А использование релевантных знаний координируется подсистемой 4. Развитие блока 5.2 связано с адаптацией под специфику предметной области.

Учитывая большое количество наименований деталей, подлежащих ремонтной сварке, для упрощения поиска искомой детали разработана система визуализации типовых деталей тяжело нагруженного оборудования с разбиением всей номенклатуры на группы (пресса, дробильно-размольное оборудование, карьерные экскаваторы, шагающие экскаваторы, прокатные валки и т.д.) с последующей типизацией по видам (прессовое оборудование - архитравы, станины, колонны, цилиндры и т.п.).

Модель ПР экспертом включает в себя информацию о состоянии металла массивной конструкции сложной формы и возмущающий фактор (тепловой, силовой и т.п.). Используя информацию, хранящую в БД, ЭС рекомендует конструкторско-технологические решения выполнения PC.

Подпроект 4.2.3. Развитие блока логического вывода.

В комплексной ЭС решаются не только сложные задачи, но и с помощью механизма логического вывода, описываются ход решения и объяснение его логики. При этом возможно изменение логики рассуждений при изменении обстоятельств или накоплении новых знаний о проблеме. Развитие блока 5.3 связано с адаптацией к специфике РС.

Подпроект 4.2.4. Блок хранения новых тактико-технологических экспериментальных полуфабрикатных знаний.

На каждой стадии жизненного цикла создавали свой набор данных, который использовали на последующих стадиях: об основном металле; о сварочных материалах; технологических переходах, записанных в последовательности, предусмотренной маршрутом на выполнение восстановительных работ и т.д. Программа занесения новой информации проверяет условия, находящихся в правилах и, в случае их выполнения, производит заданные действия, связанная с наполнением БЗ.

Для прогнозирования развития событий в металле конструкций и принятия ТР выполнения восстановительных работ требуется знание фактического состояния металла конструкции, подлежащего ремонтной сварке, распределения напряженно-деформированного состояния и вероятное их изменение.

БД имеет четыре раздела: вероятностное распределение дефектов в металле многопроходных швов; технологические напряжения в конструкциях тяжелого машиностроения; структурные и фазовые превращения в зоне термического влияния; общие технологические рекомендации сварки в зависимости от величины Сзкв. Все эти разделы подчиняются новой информации, отбираемой по правилам.

Концептуальная модель РС массивных конструкций содержит основные функции системы (прессовое, прокатное, экскаваторное и другое оборудование) В состав кортежной модели также входят направленность функционирования (обеспечение работоспособности конструкции, вышедшей из строя); цель исследования {определение причин разрушения (отказа) конструкции, структура системы исследований (натурных, лабораторных и др.)}, что определяет путь реализации основных функций - конструкторско-техно-логических решений восстановительных работ.

Проектирование РС должно быть представлено в виде совокупности следующих четырех моделей: модель морфологии, модель поведения металла в течение ЖЦК, модели управления процессами при РС, модели развития системы.

Процесс проектирования ремонтных работ разделен на стадии и уровни. Общая задача восстановления работоспособности базовой детали тяжело нагруженного оборудования состоит из отдельных подзадач (принцип декомпозиции, рис. 10).

Уровни О

сивных конструкций сложной формы.

Техническое решение (ТР) по выполнению восстановительных работ на МК СФ производят в несколько этапов (Э|...п): Э1 - определение зоны поражения (критическая или некритическая зона) - визуально, средствами не-разрушающего (или разрушающего) контроля, Э2- определение вида дефекта - песочный засор, пористость, трещина и т.п.; Э3- оценка значимости дефекта, и т.д. Этапы разбивают на операции (ОП1...п): ОП] - удаление дефектов, ОП2 - зачистка разделки, ...ОП, - предварительный подогрев...ОПп - заключительная термическая обработка. Операции разбивают на переходы (П].. .„): Пр газокислородная резка, П| - местный подогрев, П„- местная термическая обработка.

Формализация концептуальных подходов к разрушению крупногабаритных конструкций индивидуального тяжелого машиностроения путем разработки кортежных, прогностических и других моделей является существенным фактором развития теории и практики восстановления работоспособности базовых деталей тяжело нагруженного оборудования работ.

Подпроект 4.2.5 Разработка решающего правила принятия решения выполнения восстановительных работ.

Показателями при ПР являются, прежде всего, тип базовой детали -массивная отливка сложной формы, толстостенная поковка, прокат (крупногабаритная конструкция), комбинированное исполнение; а также марочные свойства основного металла: химический состав, прочностные и пластические данные, температура начала мартенситного превращения (для трудно свариваемых сталей, не применяемых в сварных конструкциях). Учитывается комплексное проявление масштабного фактора и технологической наследственности: осевая и другие разновидности пористости, неметаллические включения, неравномерное локальное распределение углерода и серы (наличие легкоплавких эвтектик). Принимается во внимание наличие трещин, их разновидность (горячие, холодные, слоистые, трещины прижога и др.), механизм их образования (температурные, водородные и др.); наличие конструктивных концентраторов напряжения и др. Учитывается этап жизненного цикла, возраст конструкции.

Важными условиями ПР являются также конфигурация разделки, ее габариты, доступность к разделке, ее пространственное положение и др.

Учитывается состояние конструкции: аварийное, близкое к аварийному и т.п. Оценкой степени жесткости контура прогнозируется время образование трещин в металле шва.

Дополнительными факторами являются техническое совершенство конструкции; уровень квалификации сварщиков, технический уровень предприятия, выполняющего РС, условия (климатические и др.) выполнения ремонтных работ и др.

Феноменологическая модель ПР и СПТТРрс включает в себя регулируемые факторы, находящиеся в сфере ЛПР (режимы технологической операции и др.); нерегулируемые факторы (концентрация напряжений в окрестности скрытого дефекта и др.).

В модели принятия технических решений выполнения восстановительных работ произведено свертывание системы показателей в единый интегральный показатель «конструкционная-технологическая-эксплутационная прочность металла сварного соединения».

Модель оценки состояния металла перед ремонтной сваркой и его возможное поведение в процессе восстановительных работ оценивается формой дефектов (остроугольная, округлая и др.) в основном металле, формой острия трещины (размытой - у горячих трещин, С-образной - у температурных трещин и т.д.), вероятностным появлением дефектов в металле многопроходного шва, распределением температурных полей, формированием НДС, поведением водорода.

Проект 4.3. Дополнительная обработка информации по РС.

Проект включает 4 подпроекта.

Подпроект 4.3.1 Развитие структуры подсистемы ДОИрс.

Системно-структурная модель подсистемы ДОИрс представлена на рис. 11.

Рис. 11. Системно-структурная модель по компилятивному прототипу [46 - 47] и предполагаемому решению для подсистемы ДОИрс

(блоки комплексной обработки: 6.1 - дуплекса «материал-энергия»; 6.2 - дуплекса «материал-информация»; 6.3 - триады «материал-энергия-информация»; 6.5 - поддержки формирования оптимальной технологии выполнения ремонтной сварки массивных конструкций сложной формы; 6.4, 6.6 - интерфейсов)

Предлагаемое решение связано с введением блоков 6.5 и 6.6, а также модернизацией блоков 6.1 - 6.3.

Подпроект 4.3.2 Развитие блоков дополнительной обработки информации.

Прогнозирование гарантированного результата в дуплексе «материал-энергия» основано на соблюдении принципов: природной специфичности (учета состояния металла конструкции), системности анализа, рассматривающего процессы при восстановительных работах как систему взаимосвязанных характеристик. В дуплексе «материал-информация» произведена интеграция информационных потоков: конструкторских (данные о разрушенных конструкциях); библиографических (статьи, монографии, справочные потоки, патенты и др.) и фактографических, включающих данные о свойствах металла конструкции (сведения о химическом составе, механических свойствах и др.) и др. Для триады «Материал-энергия-информация» разработана серия алгоритмические моделей, позволяющая определять связи выходных параметров с внутренними и внешними параметрами.

Иерархическая структура знаний представлена 6-ю подсистемами: теп-лофизическая обстановка; структурно-фазовый состав; НДС; водород; человеческий фактор; форс - мажор. В свою очередь каждая подсистема разбита на элементы (расчетное тело - при оценке теплового фактора и т.д.).

Подпроект 4.3.3 Развитие блока поддержки формирования оптимальной структуры выполнения ремонтной сварки массивных конструкций сложной формы.

Расчетным и экспериментальным путем (на системе «Инстрон» и др.) определено, что наиболее благоприятным способом сварки металла большой толщины является способ поперечной горки. В вопросах регулирования напряженно - деформированного состояния МК СФ предпочтение отдано внепечным методам, в частности, низкочастотной вибрационной обработке.

На основе проделанных выше действий создается сценарий риска. Он позволяет определить уровень приемлемого риска; распределить функции, задачи, обязанности и ответственность лиц, принимающих участие в выполнении восстановительных работ. При РС массивных базовых деталей тяжело нагруженного оборудования, бывшего длительное время в эксплуатации, не всегда удается полное удаление трещин. Эти опасные дефекты могут носить скрытый наследный характер. В зависимости от типа разрушения (хрупкий, квазихрупкий и др.) поведение трещин при их удалении будет разным. В подавляющем большинстве случаев они «вязнут» в теле массивных конструкций, и удалить их не представляется возможным.

Для ПР выполнения РС при наличии не удаленных трещин в качестве оценочных показателей начала движения трещины учитываются следующие факторы: критический коэффициент интенсивности напряжений; характер сигналов АЭ; изменение расстояния между берегами трещин (трещинопо-добного дефекта), устойчивое снижение уровня напряжения; накопление пластической деформации у острия трещины, критическая величина деформаций (перемещений) металла свариваемых заготовок.

Современный этап развития РС представляет собой интеграцию сварочной науки и техники на базе синтетического подхода, объединяющего различные дисциплины путем формализации PC МК СФ.

В случае отказа конструкции или приостановки ее эксплуатации эксперт (конструктор, технолог) или эксперты оценивают ее состояние. В процессе эксплуатации по разным причинам изменяется первоначально сложившееся НДС, происходит деградация структуры (возникает синеломкость и др.), развиваются скрытые трещины, образуются новые трещины и т.д.

Построены 6 типов типовых диаграмм анизотермического распада аустенита, охватывающие все классы сталей, применяемых в конструкциях, узлах и деталях, подвергаемых ремонтной сварке. Построены диаграммы конечных механических свойств и структурных составляющих участка перегрева ЗТВ в зависимости от скоростей охлаждения в интервале температур наименьшей устойчивости переохлажденного аустенита 600—500°С. Информационная база содержит данные по свариваемости более 120 марок сталей.

Проект 4.4 Развитие подсистемы практической реализации предлагаемых решений

Системно - структурная модель подсистемы представлена на рис. 12.

Задание на реализацию ПР Седьмой прототип 1-го ранга (практическая реализация предложенных решений) Ответ

7.5

Поток ресурсов 7 7.7

7.6

Рис. 12 Системно-структурная модель по компилятивному прототипу [48 - 49] и предлагаемому решению подсистемы реализации (блоки: 7.1 - рекомендации по выполнению РС МК СФ; 7.2 - оценки эффективности предложенных рекомендаций; 7.3 - оценки достижения гарантированного результата; 7.4 -подготовки документов внедрения; 7.6 - оформление документов, подтверждающих новизну разработок; 7.5, 7.7 - интерфейсов)

Рекомендации по выполнения РС МКСФ (блок 7.1) содержат информацию об управлении процессами, протекающими в металле МК СФ в течение ЖЗК, что позволяет разрабатывать конструкторско-технологические решения, которые соответствуют состоянию металла и не вызывают его дальнейшую деградацию.

Рекомендованы также конструкторско-технологические решения, ограничивающие движения трещины: режимы сварки не должны повышать уровень накопленной энергии, предложены локализаторы трещин и т.п.

Оценка эффективности предложенных рекомендаций (блок 7.2) в значительной степени ориентирована на снижение энергоресурсов.

Разработанные рекомендации и оценки позволяют отказаться от предварительного и других видов подогревов, от проведения промежуточных и заключительных термических обработок, обеспечивая благоприятные ферри-то-перлитные структуры, минимальный уровень деформации и напряжений, высокий уровень десорбции водорода из многопроходного шва.

Оценка достижения гарантированного результата (блок 7.3) при многолетних проверках ПР и СПТТРрс говорит о высоких эксплуатационных свойствах конструкций с не удаленными трещинами, обеспечиваемых конструк-горско-технологическими решениями (создание в острие трещины сжимающих напряжений, разработкой локализаторов и т.п.).

Резюме по программе 4.

Предложен пакет системно-структурных моделей, отражающих развитие вспомогательных подсистем СПТТРрс.

ПРОГРАММА 5. ОПЫТ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СПТТРрс

Программа включает два проекта.

Проект 5.1 Опыт разработки предпосылок для РС МК СФ

Проект содержит 4 подпроекта.

Подпроект 5.1.1. Определение механизма разрушения базовых деталей тяжело нагруженного оборудования.

Принято считать, что толстостенные тела разрушаются либо хрупко либо по усталостному механизму. Однако в подавляющем большинстве случаев разрушение базовых деталей тяжело нагруженного оборудования носит квазихрупкий характер. Довольно часто встречается смешанный характер, когда разрушение идет по всем трем механизмам.

Подпроект 5.1.2. Методические подходы к выполнению РС МК СФ.

Изучение физической природы трещин, образовавшихся в процессе изготовления базовых деталей, их монтажа, эксплуатации и ремонтной сварки, осуществлено путем вырезки мест разрушения; исследования поверхностей трещин; распределения температурных полей в металле массивных конструкций сложной формы; расчетов температур и временных и остаточных напряжений; измерений деформаций и напряжений в крупногабаритных конструкциях в процессе выполнения сварочных и ремонтных работ и последующей эксплуатации. Комплексное исследование образования трещин, их развития и остановки на всех этапах переработки металла от шихты до эксплуатации конструкции позволило осуществить классификацию проявлений конструкторской, технологической и эксплуатационной наследственности металла и целенаправленно управлять ее законами.

Подпроект 5.1.3. Опыт разработки экспериментального сопровождения.

Прямое наблюдение за поведением металла путем распознавания

образа (пластические деформации, моменты образования трещин, их подвижки), вызвавшего эффект акустической эмиссии (АЭ) в процессе технологических операций, затруднено из-за наличия большого числа помех (наводки при горении электрической дуги, растрескивание шлаковой корки и др.). Эта проблема была решена совместно с ЦНИИМ (г. Екатеринбург). Аппаратура, работающая на принципе АЭ, позволяет оценивать поведение металла при любой технологической операции. Разработанная аппаратура позволяет изучать образование трещин, как непосредственно в процессе сварки, так и образование трещин по механизму замедленного разрушения, их развитие и остановку. В настоящей работе получили дальнейшее развитие легко деформируемые пробы и методики их испытаний. Для оценки напряженно-деформированного состояния в окрестности концентраторов напряжения типа непровара разработана методика рентгеноструктурного анализа.

Разработанные образцы и методики их испытаний позволяют определять предельное состояние металла сварных соединений, выполненных различными способами многопроходной сварки, вызывающее образование трещин, изучать кинетику их развития и остановки.

Проект 5.2. Опыт развития теории СПТТРрс

Проект представлен 7 подпроектами.

Подроект 5.2.1. Опыт развития экспертных систем применительно к PC.

Построение ЭС проведено по схеме на рис. 13.

Подпроект 5.2.2. Развитие технологической теплофизики производства тяжело нагруженных массивных конструкций сложной формы.

Установлены причинно - следственные отношения между состоянием металла массивных крупногабаритных конструкций сложной формы и образованием трещин. Изучены тепловые сварочные и сопутствующие процессы на всех стадиях их протекания - источник теплоты, расчетная схема нагреваемого тела, плавление присадочного металла, распространение теплоты, на всех этапах ЖЦК рассматриваемого класса. Расширены представления об расчетных телах при сварке металла большой толщины сложной формы. Впервые рассмотрено распространение теплоты при сварке глубоких разделок в массивном теле (расчетная схема - бесконечное тело). Экспериментально изучены тепловые потоки в конструкциях, представляющих сочетание термически массивных тел с термически тонкими телами. Расширены представления об источниках теплоты, вносимой в металл большой толщины в течение ЖЦК. Изучены теплофизические особенности сварки с поперечными колебаниями электродов (способом поперечной горки). Развит принцип временного распределения температуры - технологической или климатической.

Рис. 13 Знания о схеме выполнения РС МК СФ, представленные в ЭС.

На технологическую и эксплуатационную прочность оказывают влияние наличие поверхностей, не пропускающих теплоту, и вызывающих локальную аккумуляцию теплоты. Этот эффект играет двойную роль - отрицательную и положительную. В зависимости от конструктивных особенностей в жестком контуре увеличивается уровень напряжений, способствующий образованию трещин, и, наоборот, аккумуляция теплоты в податливых деталях устраняет вероятность возникновения трещин.

Анализ опыта показал, что сочетание термически массивных и термически тонких элементов также вызывает неравномерное распределение теплоты, неоднородность ее стоков, в результате вероятность образования трещин возрастает.

Подпроект 5.2.3. Развитие теории деформаций и напряжений в МК СФ.

Установлено раздельное влияние деформаций или перемещений и напряжений на время образования холодных трещин. Деформационный фактор вызывает их возникновение в процессе сварки или сопутствующих технологических операций. Образование холодных трещин в жестком контуре под влиянием напряжений имеет задержанный характер.

Общее решение распространения теплоты и связанной с ней напряженно-деформированного состояния выполнено численными методами. Для разработки программного обеспечения этих расчетов был использован метод анализа температурных полей, основанный на применении теории устойчивости разностных схем к исследованию сходимости решения методом конечных элементов (МКЭ) нестационарного уравнения теплопроводности.

Расширена природа термических ударов, вызывающих образование трещин на участках металла, не подвергаемых воздействию источника теплоты. Экспериментально установлено, что взаиморасположение теплового и силового полей зависит от степени сосредоточенности источника теплоты. Впереди источника теплоты в не ншретом теле протекает интенсивно пластическая деформация, область распространения которой значительно превосходит зону нагретого металла. При электродуговой сварке изменение напряженно - деформированного состояния возможно на расстоянии до 1 ООО мм от источника теплоты, при газокислородной резке - до 3 100мм.

Подпроект 5.2.4. Развитие теории водородной хрупкости металла сварных соединений.

Получены новые сведения о поведении водорода в металле массивных сварных конструкций сложной формы. Помимо сварочных материалов потенциальным источником водорода в наплавленном металле является водород основного металла. Доказано что основным фактором, влияющим на перемещение водорода в металле массивных конструкций, является напряженно - деформированное состояние металла сварного соединения. Содержание остаточного водорода повышается по мере увеличения напряжений и прочностных свойств сварного соединения. В процессе непрерывной сварки происходит его «запахивание» в ранее наплавленном металле. Под воздействием последующих после сварки технологических операций или эксплуатационных нагружений он приобретает способность к десорбции из шва.

Подпроект 5.2.5. Расширение понятия «технологическая прочность сварных соединений».

Поведение металла конструкции представляет собой развернутую последовательность его реакции на внешние технологические и эксплуатационные воздействия.

Следуя постулату Бельтрами конструкторско-технологические решения выполнения PC МК СФ не должны вызывать дальнейшее развитие деградации металла. Поэтому технологическую прочность металла конструкции, подвергнутой ремонтной сварке, следует рассматривать с точки зрения вероятности попадания в область, заданную неравенством:

ЧУ5) >0,

где R - совокупность параметров системы (металла, подвергаемого ремонтной сварке), S -совокупность параметров воздействия на систему.

Гипотетически принято, что накопление повреждения металла носит линейный аддитивный характер. Свойства объекта, являющиеся существенными с точки зрения технолога (температура автоподогрева, ударная вязкость и др.) представлены прогностическими детерминированными моделями, используя математический аппарат регрессионного анализа.

Образование трещин в процессе эксплуатации следует рассматривать в рамках модели накопления рассеянных повреждений. Разрушение произойдет лишь тогда, когда относительное число разрушенных элементов достигнет некоторого критического значения.

События, происходящие в металле восстанавливаемой конструкции, рассмотрены с использованием моделей «черного», «белого» и «серого» ящиков. Впервые изучены механизмы образования трещин в металле швов большой толщины, имеющих параметр трещинообразования Рсо <0.185 %.

Подпроект 5.2.6. Развитие СПТТРрс без предварительного подогрева и последующей термической обработки.

Развитие этого направления сварки основано на создании соответствующих баз данных. База данных по технологическим напряжениям составлена на основании соответствующих измерений выполненных на крупногабаритных конструкциях. В ней представлены практически все виды технологических операций производственного цикла: термическая резка; пластическое деформирование в холодном состоянии (правка, гибка, калибровка); предварительный подогрев, автоподогрев и послесварочный в широком диапазоне температур; сварка (электродуговая ручная, в СОг, автоматическая под флюсом, электрошлаковая) на разных режимах сварочными материалами различных диаметров и различных классов; проковка швов; термообработка; механическая обработка; низкочастотная вибрационная обработка; сборка. Приведены данные по влиянию конструктивных факторов, степени жесткости сварного соединения. Оценены различные способы ручной многослойной сварки.

Разработана комплексная методика определения влияния термических циклов сварки (ТЦС) па структурные и фазовые превращения на участке перегрева зоны термического влияния. Она дополнена методами магнитоэлектрическим, фиксации структур при нагреве до различных температур, измерением микротвердости, оптической и электронной микроскопии. Изучены процессы гомогенизации аустенита по углероду, влияние пребывания металла выше температур фазовых превращений и начала интенсивного роста зерна на структуры и механические свойства, закономерности фазовых и структурных превращений в сталях различных систем легирования.

Кроме этого имеются базы данных о вероятностном распределении дефектов в металле многопроходных швов и общие технологические рекомендации сварки в зависимости от величины эквивалента углерода.

Подпроект 5.2.7. Развитие СПТТРрс массивных конструкций при наличии трещин.

Изучена корреляционная связь между тепловыми процессами, формированием деформаций и перемещением металла свариваемых заготовок, временных и остаточных сварочных напряжений, массопереносом водорода в металле массивных конструкций сложной формы и их совместным влиянием на образование трещин, их развитие и остановку. Согласно принципу событийности образование трещин связано с ведущей доминантой. В ее качестве доминант выступают температура, структурно-фазовый состав, напряженно-деформированное состояние, водород, человеческий фактор.

На основе изучения физической природы трещин в металле массивных конструкций составлена их классификация («Дерево трещин»), позволяющая оценивать вероятность их появления на любом этапе жизненного цикла конструкции, развития и остановки, управлять их поведением внепечными методами.

Соблюдая временной принцип образования трещин, эти дефекты разделены на:

- расположенные в местах расположения конструктивных концентраторов напряжения;

- технологические;

- трещины, образовавшиеся в процессе монтажа крупногабаритной конструкции;

- трещины, образовавшиеся при первом пробном или рабочем нагружении;

- эксплутационные.

Деление по размерам - короткие (малые) трещины, трещины, магистральные трещины. К коротким поверхностным трещинам отнесены визуально видимые трещины прижога, трещины ветвления и т.п. любой протяженности глубиной не более 2.5 мм. К малым трещинам также отнесены трещины на границах зерна.

Резюме по программе 5.

Зафиксирован опыт функционирования СПТТРрс по разработке предпосылок для РС и по патентованию оригинальности технических решений.

ПРОГРАММА 6. ЭФФЕКТЫ ОТ ПРЕДЛОЖЕННЫХ РЕШЕНИЙ ПО СПТТРрс

Программа представлена двумя проектами.

Проест 6.1. Оценки эффекта от предложенных решений.

Проект содержит 3 иодпроекта.

Полпроект 6.1.1. Экономический эффект.

Точно подсчитать интегральный экономический эффект (ЭЭ) от предложенных решений по СПТТРрс не представляется возможным (смена курса рубля и т.п.). Поэтому приведены отдельные фрагменты:

- Всесоюзный смотр по разработке энергосберегающих технологий (2-е место, 1882 год, ЭЭ = 146 тыс. рублей;

- Премия Совета министров СССР (1885 год), ЭЭ = 20.5 млн. руб.;

- Премия ОАО «Уралмашзавод» в области науки и техники (2008) год, ЭЭ = 14 млн. руб.;

1996 - 7.5 млрд. рублей (оценка работы главного специалиста по сварке Металлургического завода ОАО «Уралмаш» В.И. Панова);

1997 - 2001 гг - ЭЭ от внедренных рационализаторских предложений В.И. Панова - 670 000 руб.;

2002 год - СПТТРрс по переводу заготовок из состояния «брак окончательный» в разряд «брак исправимый» ЭЭ = 3 109 277 руб.

Экономический эффект также складывается из снятия рекламаций со стороны заказчика; выполнения уникальных работ в условиях заказчика и др., продления ресурса технологического оборудования взамен изготовления нового (в условиях действующего производства Уралмашзавода) и много другого.

Подпроект 6.1.2. Научно - технический эффект (НТЭ).

НТЭ1 - развитие СПТТРрс без предварительного подогрева и последующей термической обработки.

Развитие этого направления основано на создании соответствующих баз данных. База данных по технологическим напряжениям составлена на основании соответствующих измерений, выполненных на крупногабаритных конструкциях. В ней представлена информация о практически всех видах технологических операций производственного цикла: термическая резка; пластическое деформирование в холодном состоянии (правка, гибка, калибровка); предварительный подогрев, автоподогрев и послесварочный в широком диапазоне температур; сварка (электродуговая ручная, в С02, автоматическая под флюсом, электрошлаковая) на разных режимах сварочными материалами различных диаметров и различных классов; проковка швов; термообработка; механическая обработка; низкочастотная вибрационная обработка; сборка. Собраны данные по влиянию конструктивных факторов и степени жесткости сварного соединения.

Кроме этого имеются базы данных о вероятностном распределении дефектов в металле многопроходных швов и общие технологические рекомендации сварки в зависимости от величины эквивалента углерода.

Суть НТЭ1 - разработанные статистические модели свариваемости позволяют на основе этих данных получать требуемую информацию без проведения длительных комплексных лабораторных исследований на сталях разных марок:

-высокомарганцовистых 100Г13Х2Л, 100Г13Н2Л, 110Г13Н2Л, 130Г13Л, 150Г13Л и др., в том числе при значительных отклонениях от химического состава (С до 2 %, Мп до 20 %),

- жаропрочных 20Х18Н9ТЛ, 30Х18Н9ТЛ, 35Х23Н7СЛ, 40Х24Н12СЛ (аустенитной стали однофазного состава);

- низкоуглеродистых низколегированных 12 ХГНМЛ, 14ХГНМЛ;

- среднеуглеродистых низколегированных 20ХН4А, 25Х2МЛ, 25Х2НЗМА, 35ГЛ, 35Х2НМЛ, 45ГЛ, 45ХГФЛ;

- теплоустойчивых 15Х11МФБЛ, Х6С2МЛ (при значительных отклонениях по химическому составу), 30X13, 40X13;

- валковых сталей 45Х5МФ и др.

НТЭ2 - развитие СПТТРрс при наличии не удаленных трещин в массивных конструкциях.

Созданы базы данных и системы знаний о корреляционной связи между тепловыми процессами, формированием деформаций и перемещением металла свариваемых заготовок, временных и остаточных сварочных напряжений, массопереносом водорода в металле массивных конструкций сложной формы и их совместным влиянием на образование трещин, их развитие и остановку. В качестве доминант выступают температура, структурно - фазовый состав, напряженно-деформированное состояние, водород, человеческий фактор.

Суть НТЭ2 - составлена классификация «Дерево трещин», позволяющая оценивать вероятность их появления на любом этапе жизненного цикла конструкции, развития и остановки, управлять их поведением внепечными методами.

Внедрение этого направления выполнено на Белокалитвинском металлургическом заводе, в Федеральном ядерном центре (г. Снежинск), на Уральском электрохимическом комбинате (г. Лесной), и др.

Подпроект 6.1.3. Социальный эффект (СЭ).

СЭ1 - пуск в эксплуатацию уникального шагающего экскаватора ЭШ-100.100 в угольном разрезе «Назаровский» способствовал социальному развитию города Назарово (Красноярский край). Его население выросло с 30 до 80 тыс. Выполнение восстановительных работ на основе СПТТРрс базовых деталей тяжело нагруженных прессов в кратчайшие сроки в течение 30 - 40 суток вместо 10-11 мес. (без их демонтажа, предварительного подогрева и последующей термической обработки, при наличии не удаленных трещин) сохранило оснастку без передачи на другие родственные предприятия и номенклатуру, что позволило выполнять государственную программу без ущерба для социальных программ.

СЭ2 - изготовление монументальных конструкций художественного значения (на основе опыта и знаний РС МК СФ): памятник маршалу Г.К.

Жукову во многом способствовал выбору места расположению штаба Центрального военного округа в г. Екатеринбурге; памятник «Основателям г. Екатеринбурга» стал местом тусовки городской молодежи; площадь перед «Черным тюльпаном» является святым местом для участников международных конфликтов и членов их семей; один памятник A.C. Пушкину стал брендом Литературного квартала, другой памятник поэту установлен на Площади любви возле РГППУ; третий памятник в качества подарка от России установлен у входа в Славянский университет (г. Бишкек). Памятный знак (скульптура архангела Михаила и памятные доски) храма Рождества Христова) в ознаменование 2000-летия христианства и 1000-летия христианства на Руси осветил Алексий II; мемориал «Семья Романовых» вошел в единый комплекс Храма - На - Крови во имя всех страстотерпцев, на земле российской просиявших; памятник «Петр и Акинфий Демидов» (г. Невьянск) создан в честь 300 - летия металлургии Урала и входит в мемориальный комплекс «Кольцо Урала».

СЭЗ - критика учебных программ «САПР в сварке». Проест 6.2. Технические решения на уровне изобретений.

Материал представлен в табл. 2.

Таблица 2

Технические решения на уровне авторских свидетельств и патентов_

Тип решения Объект применения Количество

Частное Общее

Образцы для испы- Механизмы образования

тания трещин в многопроходных швах, их развития и остановки 5

Способы обеспече- Исключение предвари- 11

ния технологиче- тельного подогрева и по-

ской и эксплутаци-онной прочности следующей термической обработки Управление тепловыми потоками геометрии сварного соединения для обеспечения равномерного распределения температуры. Оценка степени деградации металла в процессе многопроходной сварки Сварка конструкций при наличии трещин Способ удаления трещин 8 1 1 1 16

Резюме по программе б.

Приведены эффекты от предложенных решений, часть которых защищена как интеллектуальная собственность авторов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Обобщен 45-летний опыт научно-исследовательской и инженерной деятельности в области принятия решений по ремонтной сварке массивных стальных конструкций сложной формы. В результате предложены технические решения по развитию СПТТРрс на уровне всей системы, ее подсистем и блоков. Эти решения выполнены на стыке нескольких групп дисциплин: профильного характера, связанных со сварочной технологией; системного характера, связанных со структурированием сложных объектов; компьютерного характера, связанных с информационной поддержкой НИОКР; когнитивного характера, связанных со знаниями.

В итоге оформилось новое самостоятельное научно-техническое направление, имеющее базу в практической реализации предлагаемых решений на конкретных примерах из заводской практики. Получены все виды эффектов: научно-технические, экономические, социальные. Указан выход и в педагогическую деятельность, направленную на подготовку специалистов и повышение квалификации практических работников.

Список цитируемой литературы

). Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования: учебн. Для вузов. 4-е изд., нерер. и доп. М.: Изд-во МГТУ им. .Н. Э. Баумана. 2009.430 с.

2. Автоматизированное проектирование и производство в машиностроении /Ю.М. Соломенцев и [др.]. M.:

Машиностроение. 1986.256 с.

3. Автоматизированные системы технологической подготовки производства в машиностроении /под ред. Г.

К. Горанского. М.: Машиностроение. 1976.240 с.

4. Ларичев О.И., Петровский A.B. Системы поддержки принятия решений. Современное состояние и пер-

спективы их развития/ /Итоги науки и техники. Сер. Техническая кибернетика. T.l. М.: ВИНИТИ. 1987. С.131-164.

5. Терелянский, И. В. Системы поддержки принятия решений. Опыт проектирования: монография. Волгоград, ВолгГТУ. 2006, 392 с.

6. Орлов А. И. Теория принятия решений: учебник. — М.: Экзамен, 2006. — 573 с.

7. Ларичев О.И. Теория и методы принятия решений.: учебник. М.: Логос. 2000.296 с.

8. Арсеньев Ю.Н., Шелобаев С.И., Давыдова Т.Ю. Принятие решений. Интегрированные интеллектуальные

системы: Учеб. пособие для вузов. М.: ЮНИТА- ДАНА, 2003. 270 с.

9. Черноруший И.Г. Методы принятие решений. СПб.: БХВ - Петербург. 2005.416 с.

10. Гольдштейн А Л. Теория принятия решений. Задачи и методы исследования операций и принятия решений. Перм. гос. техн. ун-т. Пермь. 2004. 360 с.

11. Якиревич А. Разумные технологии принятия решений. Сб. Статические исследования и управлением открытыми системами. Вып. 4. Хайфа. Израиль. 20081

12.. Судних В.А. САПР в сварочном производстве. //Итоги науки и техники. Сер. Сварка. М.: ВИНИТИ, 1991.Т.22. С. 67- 146.

13. Бабкин A.C. Разработка научных основ автоматизированного проектирования технологии сварки в защитных газах стальных конструкций: автореферат дис....докт. техн. наук: 05.03.06. М. 2008. 37 с.

14. Бабкин A.C., Кручаненко A.C. Технологическая подготовка сварочного производства с помощью системы автоматизированного проектирования //Сварка и контроль: сборник докл. Т. 2: Теория сварки. Пермь, 2004. С. 168-171.

15. Лазарсон Э.В. Теория и методы решения многовариантных неформализованных задач выбора (с примерами из области сварки): монография. Пермь; Изд-во Перм. гос. техн. ун-та 2008.270 с.

16. Густавссон Й, Хайнекарн С. Опыт применения автоматизированных систем в судостроении. //Сварочн. про-во. 1993. № 12. С. 42-46.

17. Слипько М.Г. Лужков Ю.М., Штраль И.Я. Автоматизация исследований, состава, структуры и свойств на основе ЭВМ. Обзор информации на основе ЭВМ. Обзор информации, вып.4, М.: 1981.

18. Виноградов Н.А..Есюткнн A.A. Филаретов М.Н. Научно - методические основы построения АСНИ. М.: МЭИ., 1899. 84 с.

19. Витгих В.А., Цытанов В.А. Проектирование АСНИ. Метод, указания. М.: 1984.

20. Египко В.M. Организация и проектирование систем автоматизации научно-технических экспериментов. К. 1978.

21 .Тибабищева Л.А. Формирование исследовательских компетенций на базе Интернет - технологий //Сварочн. про-во. № 9. 2011. С. 49-52

22. Кассандрова О.М., В.В. Лебедев. Обработка результатов наблюдений: учебн. пособие. М.: Наука .1970. 109 с.

23. В.В. Налимов. Применение математической статистики при анализе вещества. М.: Физматгиэ. 1960.

23. Линник Ю. В. Метод наименьших квадратов и основы теории обработки наблюдений. М.: Физматгиз. 1962.

24. Щиголев Б.М. Математическая обработка измерений. М.: Физматгиз. 1962.

25. Кузенков M.B. Середкин В.В. Методы, техника измерений и математическая обработка данных. Красноярск. СибФУ. 2007. 71 с.

26. Компьютерное проектирование и подготовка производства сварных конструкций: учеб. пособие для вузов /Под ред. С.Л. Куркина, В.М. Ховова. М.: Изд-во Ml 1 У им. Н.Э. Баумана, 2002.

27. Гладков Э.А. Оценка экспериментальных данных с помощью экспертных систем типа «Нейросеть»/Э.А. Гладков, A.B. Малолетков, Г. Ден Оуен // Сварочн. про-во .1995. №3. С. 31-34.

28. Сараев А.Д., Щербина O.A. Системный анализ и современные информационные технологии / Груды Крым. Академии наук. Симферополь СОНА. 2006. С. 47- 56

29. Башмаков А.И. Интеллектуальные информационные технологии /Башмаков И.А., Башмаков А.И.М.: изд-во МВТУ им. Н.Э. Баумана. 2006.205 с.

30. Махпенко В.И. Автоматические системы расчетов долговечности сварных соединений при малоцикловом нагружении. Киев.: Наукова думка. 1988.

31. Махпенко А.И. Расчеты на прочность сварных соединений с конструктивными особенностями трещино-образного типа Киев.: Наукова думка. 1989.

32. Брусакова И.А. Информационная поддержка жизненного цикла изделий: учеб. пособие. СПб.: СПбГИЭУ, 2007. 82 с.

33. Суслов А.Г., Дальский A.M. Научные основы технологии машиностроения. М.: Машиностроение. 2002.684 с.

34. Братухин А.Г. CALS-технологии: объективная необходимость конкурентоспособного машиностроения //Наука и технологии в промышленности. 2010. № 3. С. 2-28.

35. С И. Пестрецов CAE CAE CALS - технологии в машиностроении: основы работы в CAD/CAE. Тамбов.: Изд-во ГОУ ВПО ТГТУ. 2010. 102 с.

36. Шандров Б.В., Чудаков А.Д. Технические средства автоматики: учеб. пособие для вузов / Б.В. Шандров, А.Д. Чудаков. М.: Академия. 2007. 368 с.

37. Федотова Д.Э., Семенов Ю.Д., Чижик К.Н. CASE - технологии. Практикум. М.: Горячая линия. 2005. 160 с.

38. Дональд Кнут. Искусство программирования. T. 1. M.: Вильяме. 2006. 720 с.

39. Гаврилова Т.С. Извлечение и структурирование знаний для экспертных систем /Т.С.Гаврилова, K.P. Чер-винская M.: Радио и связь.1992 с. 200 с.

40. Попов Э.В. Экспертные системы: решение неформализованных задач в диалоге с ЭВМ. M.: Наука. 1987. 228 с.

41. Экспертные системы в сварке: аналитический обзор /В.И. Махненко и [др.]. ИЭС им. Е.О. Патона. Киев. 1991.52 с.

42. Построение ЭС. /пер. с англ. под ред. Ф. Хейеса- Рот, Д. Уотермана, Д. Лепото. М.: Мир. 1987.441 с.

43. Экспертные оценки поврежденное™ сварных соединений при нечетко (субъективно) заданной информации/ В.А. Напрасников и [др.] /Сварочн.. про-во. 1993. №1 С.29-33.

44. Экспертная система по технологиям механизированной электродуговой наплавки деталей типа тел вращения /Гладкий П.В. и [др.]. // Автомат, варка. 1995. № 4. С.37-40.

45. Разработка экспертных систем по технологиям наплавки / И.В. Бочарников и [др.]// Автомат, сварка. 1993.».9. С. 49-53.

46. Макаров Э.Л. Холодные трещины при сварке легированных сталей. М.: Машиностроение. 1981.248 с.

47. Шоршоров M.X. Металловедение стали и сплавов титана. М.: Наука. 1965. 245 с.

48. Рыжков Н.И. Производство сварных конструкций тяжелого машиностроения. М.: Машиностроение, 1974.263 с.

49. Николаев Г. А., С. А. Куркин, В.А. Винокуров. Сварные конструкции. Прочность сварных соединений и деформации конструкций. М.: Высшая школа, 1982.

50. Махненко В.И. Ресурс безопасной эксплуатации сварных соединений и узлов современных конструкций. К.: Наукова думка. 2006

51.Сварка и свариваемые материалы. Справочник в 3 томах. Т.1 Свариваемость материалов. Под. Ред. Э.л. Макарова. М.: Металлургия. 1991 572 с.

52. Березовский Б.М. Основные принципы и особенности математического моделирования процессов дуговой сварки. Т. 2: Математическое моделирование и оптимизация формирования различных типов сварных швов. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2002. С. 102 - 251.

53. Березовский K.M. Математические модели дуговой сварки. Том 1. Математическое моделирование и информационные модели сварочной ванны и формирование шва. Челябинск.: Изд-во ЮУрГУ. 2002. 585 с.

54. Березовский Б.М. Математические модели дуговой сварки. Том. 2. Математическое моделирование и оптимизация формирования различных типов сварных швов. Челябинск.: Изд- во ЮУрГУ. 2002. 601 с.

55. Березовский Б.М. Математические модели дуговой сварки. Том 3. Давление дуги, дефекты сварных швов, перенос электродного металла. Челябинск.: Изд - во ЮУрГУ. 2003.485 с.

56. Теория сварочных процессов. Учеб: Под ред В.М. Неровного. М.: Изд - во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2007. 749 с.

57. Основы сварки судовых конструкций. Учеб:. /С Б. Андреев и [др.]. СПБ: «Судостроение». 2006. 551 с.

58. Металловедение и термическая обработка. Учебн. пособие/ Л.А. Ефименко и [др]. М.: Логос. 62007.452 с.

59. В.И. Махненко. Ресурс безопасной эксплуатации сварных соединений и узлов современных конструкций. Киев.: Иакова думка. 2008.

60. И. Гривняк. Свариваемость сталей. М.: Машиностроение. Пер. со словацкого под ред. Э.Л. Макарова. - М.: Машиностроение. 1984.216с.

61. Зайфферт П.И. Современное оборудовать для судостроения. //Автомат, сварка. 2010. № 7. С. 43- 45.

62. Палоташ Б. Проектирование технологии сварки на IBM PC/ Сварочн. про-во. 1993. № 4. С. 25-27

63. Коновалов A.B. Разработка элементов теории и технологических путей обеспечения свариваемости низколегированных сталей при многослойной сварке с использованием компьютерного моделирования: автореферат дис.-.докт. техн. наук: 05.03.06. М.: 2005.33 с.

64. Куркин A.C., Макаров Э.Л. Программный комплекс «Сварка» - инструмент для решения практических задач сварочного производства //Сварка и Диагностика, 2010. № 1. С. 15-24.

65. Панков В.В., Чернышев Г Г., Козлов Н.Е. Математическая модель оптимизации многослойной сварки под флюсом корпусного оборудования энергетических установок // Сварочн. пр-во, 1987. № 7. С. 34 -37.

66. Журавков В.В. Компьютеризированная база данных Международного института сварки. Автом. сварка. 1993. № 3 С.53.

67. Махненко В.И., Соснягин Ю.А., Романович И.Ю. База знаний экспертной системы проектирования режимов точечной сварки//Автомат. сварка. 1993. № 7. С. 38-43.

68. Кэри Г.Б. Компьютерные программы для сварочной техники. //Автомат, сварка. 1993. № 4. С. 32-41.

69. Цай К.Л. Применение компьютеров для проектирования сварных соединений //Автомат. Сварка. 1993. № 8.С. 39-50.

70. Хромченко Ф.А. Ресурс сварных соединений паропроводов. М.: Машиностроение. 2002. 352 с.

71. Д. Сеферин. Металлургия сварки. Пер. с фран. И.Н. Ворновицкого и В.ДТарлинского М.: Машгиз 1963. 347 с.

72. Вощанов П.К. Ремонт оборудования сваркой. М.: Машгиз. 1968. 286 с.

73. Исправление дефектов в стальных и кованых деталях электродуговой сваркой РТМ 24.941.01 -74. М., 1974.12 с.

74. Алешин Н.П. Ремонт изношенных деталей с применением сварочных технологий.// Сварщик - профессионал, 2006, № 1 . С.2.

75. Вощанов П.К. Ремонт оборудования сваркой. М.: Машгиз. 1968.286 с.

76. Хромченко Ф.А. Ресурс сварных соединений паропроводов. М.: Машиностроение. 2002. 352 с.

77. Хромченко Ф. А. Сварочные работы при ремонте оборудования. М.: Феникс, 2010 . 397 с.

78. Козулин М.Г. Технология сварочного производства и ремонта металлоконструкций: учеб. пособие для вузов.Тольятги: ТГУ, 2002.286 с.

79. Лихачев В.Л. Электросварка. Справочник («Ремонт» № 73). М.: СОЛОН - Пресс. 2004. 625 с.

Основные публикации по теме диссертационного исследования Журнал «Сварочное производство»

1. В.В. Баженов, СЕ. Синадский, Панов В.И. Влияние сварки способом поперечной горки на свойства сварных соединений из термоупрочненных сталей. // 1982. № 1 С. 14 -16.

2. Ерыпалов Е.С., Панов В. И. Технология сварки крупногабаритных толстостенных конструкций из термоупрочненных сталей в зимних полевых условиях. //Там же. С.17-19.

3. Шпеер Ф.З., Панов В.И. Вибрационная обработка сварных конструкций с целью уменьшения деформаций и склонности к образованию трещин //1983. № 5. С. 13-15.

4. Панов В.И. Ремонтно-восстановительные работы с применением сварки // 1983, №7 . С.9-12.

5. Синадский С.Е., Панов В.И. Сварка поперечной горкой и природа ее высокой производительности //1984. № 4. С.25-27.

6. Синадский С.Е., Панов В.И. Автоподогрев и автотермообработка при сварке поперечной горкой//1987. № 11. С. 37 - 40.

7. Панов В.И. Влияние технологических факторов на ударную вязкость участка разупрочнения ЗТВ сварных соединений.//1988. № 3. С. 14-17.

8. Кириллов H.A., В.И. Панов В.И., Сумрин С.Г. Свариваемость сталей, применяемых в тяжелом машиностроении //1989. № 1. С. 1 б - 19.

9. Панов В.И. Оценка деформаций толстостенных крупногабаритных конструкций при сварке //

1989..К°6. С. 13-15.

10 Панов В.И. К уточнению понятия «технологическая прочность» металла сварных соединений». // 1990. №3. С. 39 -40.

11. Панов В.И. Влияние температур подогрева и термообработки па остаточные напряжения. //1990. №10. С. 14-17.

12. Панов В. И. Водород в металле толстостенных сварных конструкций. ч.1. Водород в металле толстостепных заготовок сварных соединений//1991.№ 3. С. 10-12.

13. Панов В. И. Водород в металле толстостенных сварных конструкций, ч. 2.. Поведение водорода при многопроходной сварке //1991. №7. С. 13 - 15

М.Панов В.И. Разрушение сварных конструкций. // 1992. № 4. С. 28 - 31.

15. Панов В.И. Методические подходы решения проблемы технологической прочности сварных крупногабаритных конструкций //1993. № 11 -12. С. 27 - 29.

16. Панов В.И. Универсальная методика ремонтной сварки крупногабаритных массивных конструкций тяжелого машиностроения // 2007. № 4. С. 11-17.

17.Welding Intemation. Translation from the Word's Welding Press. 2007/ Volum 21 Number 12. Universal method of repair welding large heavy structures for heavy engineering. V.I.Panov. pp- 889 -895

Журнал «Тяжелое машиностроение»

18. Панов В. И. Предварительный подогрев сварных конструкций тяжелого машиностроения. // 1992. №12.С. 11-14.

19.Панов В. И. Проблемные вопросы термической обработки сварных конструкций тяжелого машиностроения.//1993. №4. С. 14-79.

20. Панов В.И.. Теоретические основы принятия решений выполнения ремонтных работ на конструкциях индивидуального тяжелого машиностроения // 2004. № 9. С. 21 -25.

21. Панов В.И. Теория водородного охрупчивания металла массивных конструкций индивидуального тяжелого машиностроения // 2005. № 6. С. 30 - 37.

22. В.И. Панов. Математические методы прогнозирования работоспособности конструкций индивидуального тяжелого машиностроения после выполнения восстановительных работ // 2004. №9 С. 17-20.

Журнал «^Дефектоскопия»

23. Исследование напряжений в сварных соединениях большой толщины. /Панов В.И.// 1987.№ 12. С. 74-77.

Журнал «Ремонт, восстановление, модернизация»

24. В.И. Панов. Школе ремонтной сварки Урапмашзаводе -75 лет // 2003. № 7. С.14-22.

25. В.И. Панов. Ремонтная сварка на 17 - й Международной выставке «Сварка и резка»//2010. № б. С.43-47.

26. Панов В.И. Некоторые вехи истории сварочного производства Уралмашзавода. //2010. №9. С.52-57.

27. Панов В.И. Опыт применения металлополимеров для устранения дефектов в деталях особого назначения.//2009. № 5. С. 13-17.

28. Панов В.И. Виртуальные компьютерные тренажеры на выставке в г. Эссен //2009. № 12. С. 42-44.

29.В.И.Панов. Особенности подготовки и аттестация электросварщиков металлургических производств, выполняющих ремонтную сварку массивных конструкций сложной формы //2010, № 1

30. Панов В.И. Ремонтная сварка на 17-й международной выставке «Сварка и резка (г. F-ссен) // 2010. №2

31. В.И. Панов. Влияние внепечной обработки на напряженно - деформированное состояние сварных соединений после ремонтной сварке //2011, №4.

32. Панов В.И. Информационные технологии в ремонтной сварке конструкций индивидуального тяжелого машиностроения // 2011, № 6.

33.Панов В.И. Развитие понятия «свариваемость» (в печати).

34.Панов В.И., Кандалов СВ. Применение объемного проектирования в ремонтной сварке массивных конструкций сложной формы (в печати).

35. Панов В.И. Расчетные схемы тепловых процессов при ремонтной сварке массивных конструкций сложной формы (в печати).

36. Панов В.И. Влияние механической обработки на образование трещин и их развитие в крупногабаритных конструкциях. Часть 1. Трещины, вызванные обработкой лезвийным инструментом (в печати).

37.Панов В.И. Влияние механической обработки на образование трещин и их развитие в крупногабаритных конструкциях. Часть 2. Трещины в металле многопроходных швов, вызванные обработкой абразивным инструментом (в печати).

38.Панов В.И. Влияние механической обработки на образование трещин и их развитие в крупногабаритных конструкциях. Часть 3. Трещины, вызванные плазменной обработкой (в печати).

Журнал «Литейщик России»

39.Панов В.И. Технологические проблемы изготовления крупногабаритных конструкций художественного значения./ /2003. № 4. С. 13 -17.

Журналы Института электросварки им. Е.О. Патова

40.Панов В.И., Иевлев И.Ю., Веселова Т.Н. и др. Применение эффекта АЭ для изучения замедленного разрушения сварных конструкций высокопрочных сталей. // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. 1990. № 3 С. 18 - 22.

41. Панов В.И., Иевлев И.Ю. Области применения эффекта акустической эмиссии при изготовлении сварных конструкций. // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. 1992. № 1. С. 77 - 80.

42. Панов В.И. и др Сварочное производство Уралмашзавода/.//Автомат, сварка, 2005, №12, С.З -б.

43. Панов В.И. Исследование полос Чернова - Людерса в металле сварных соединений большой толщины //Автомат, сварка. 1990. № 10. С. 44 - 47.

44. Панов В.И., Булгаков A.C., A.A. Никитин и др. Применение газовой резки для подготовки под сварку деталей из термически упрочненной стали 14Х2ГМР //Автоматич. сварка. 1972. № 9 С. 18-20.

45. Панов В.И., Соломатин В.Е., Новоселова Т.М Оценка технологической прочности многопроходных швов рентгеновским методом //Автоматическая сварка. 1991. №11. С. 41-43.

46. Панов В.И., Кудинов В.Д. О методике измерения т|„ при многопроходной сварке керамическими стержнями //Автомат, сварка, 1973, № 9,43-44 с.

47. Панов В.И. Оценка технологической прочности способов многопроходной сварки металла большой толщины. //Техническая диагностика и неразрушающий контроль. 1991. .Ч»3. С. 48-54.

48.Панов В.И. Основные положения диагностики разрушения крупных конструкций тяжелого машиностроения ПО «Уралмаш». //Техническая диагностика и неразрушающий контроль. 1992. Х°3. С. 87-94.

49. Панов В.И., Иевлев И.Ю., Лаптев В.В. Оценка развития трещин в процессе сварки по параметрам акустической эмиссии. //Диагностика и прогнозирование разрушения сварных конструкций. 1986. Вып. 3. С 89-91.

50. Иевлев И.Ю., Панов В.И., Волков В.В. Реализация индикаторного подхода акустико-эмиссионного эффекта при оценке технологической прочности сварных соединений // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. 1990. № 2. С. 80- 86.

51. Иевлев И.Ю. , Панов В.И, Волков В.В. Реализация индикаторного подхода акустико-эмиссионного эффекта при оценке технологической прочности сварных соединений // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. 1990. № 2. С. 80-86.

Вестники вузов

52.Панов В.И. Теоретические проблемы разработки экспертной программы «Ремонтная сварка массивных конструкций индивидуального тяжелого машиностроения» //«Вестник УГТУ-УПИ №18 (74)». Юбилейный выпуск, посвященный 85-летию УГГУ- УПИ. Екатеринбург. 2005. С. 389-400.

53.Панов В.И. Экспертная система «Ремонтная сварка массивных конструкций сложной формы индивидуального тяжелого машиностроения»/В.И. Панов //Вестник Уральского государственного технического университета - УПИ № 18 (70). Конструирование и технология изготовления машин. Сб. научи, трудов, Часть 2. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. С. 190 - 201.

54.Панов В.И. Мониторинг металла крупногабаритных конструкций после восстановительных работ. //Там же. С. 400 -411.

55.Панов В.И. Расчетная оценка свариваемости сталей, применяемых в тяжелом машиностроении. «Проблемы электроэнергетики, машиностроения и образования». Сборник научных трудов. Екатеринбург: РГПУ. 2005.С. 167 - 173.

56. Панов В.И. Теоретические основы риска выполнения ремонтной сварки массивных конструкций индивидуального тяжелого машиностроения, РГП11У, 2008.

57. Панов В.И. Автоматизированное решение проблемных задач конструкторско-технологической подготовки ремонтной сварки конструкций индивидуального тяжелого машиностроения. Вестник Пермского государственного технического университета . Машиностроение. Материаловедение. Том 13. № 3. Изд-во Пермского национального исследовательского политехнического университета. 2011. С. 55-67.

58. Панов В.И. Теоретические основы риска выполнения ремонтной сварки массивных конструкций индивидуального тяжелого машиностроения /В.И. Панов ///Подготовка специалистов -сварщиков и научные исследования. Сборник научных трудов УГТУ - УПИ. Екатеринбург. 2006 г. С. 134- 146.

59. Панов В.И. Расчетная оценка свариваемости сталей, применяемых в тяжелом машиностроении //Проблемы электроэнергетики, машиностроения и образования. Сб. научн. тр: Екатеринбург. Из-во РГППУ. 2005. С 167- 173.

60. Панов В. И. Физические модели прогнозирования вероятности разрушения сварных конструкций индивидуального тяжелого машиностроения //Сб. тезисов докладов 21-й конференции сварщиков Урала, 2002. Курган. С. 42-43.

Сборники научных трудов

61. Панов В.И., Михайлов О.Н., Кудинов В.Д., Шапиро Г.С. Влияние предварительного подогрева, отпуска и присадочных материалов на напряженное состояние многослойных сварных соединений стали 14Х2ГМР //Сб. научн. тр. «Производство крупных машин». Сварка конструкций. М.: Машиностроение. 1975. С. 71 -78.

62. Панов В.И. Влияние тепловых технологических нагружений на прочность сварных конструкций // Сб. научн. тр. Всесоюзн. конф. «Технологическая прочность сварных конструкций». МГГУ. 1992. С. 22.

63. Панов В.И. Основы термодинамической стойкости металла сварных соединений против водородного охрупчивания //Сборник докладов научно - технической конференции. Екатеринбург. 2002. С. 74 - 78.

64. Панов В.И., Сулейманов М.А., Писарепко СМ. Технологические напряжения в толстостенных изделиях//Сб. науч. тр. «Надежность крупных машин». Свердловск. - НИИ'ГЯЖМАШ. - 1990. -С. 84 - 94.

65. Панов В.И., Вевер В.Е., Васильев В.Г. Физические методы изучения свариваемости стали //сб. научн. тр. «Производство крупных машин». Вып. XX. Сварка стальных конструкций. М.: Машиностроение, 1971. С. 64 - 68.

66. Панов В.И. О методике исследования свариваемости закаливающихся сталей //Там же. С. 23 -

27.

67. Панов В.И. Моделирование термических циклов сварки //Там же. С. 27 - 30.

68. Волконский А.И., Поляков С.Г., Панов В.И. Электродуговая сварка литых и кованых сталей (Опыт Уралмашзавода) // М.: НИИИНФОРМТЯЖМАШ, 1969. 58 с.

Доклады на научных международных и отечественных конференциях

69.Panov B.I., V.V. Volkov, I.LI. levlev. Evaluation of prefracture state durinq weldinq of large - sized thick - wall constructions //сб. докладов на международном семинаре по термообработке сварных конструкций. София, 1987. С. 280 - 282.

70. Панов В.И. Технологическая прочность сварных конструкций, выполненных различными способами многопроходной сварки //Сварные конструкции: сб. докладов международной конференции. Киев, 1989. С. 229 - 234.

71. Панов В.И. Классификация водорода в металле массивных конструкций индивидуального тяжелого машиностроения //Технология ремонта, восстановления, упрочнения и обновления машин, механизмов и оборудования и металлоконструкций: сб. докладов 6-й международной выставки. С - Петербург, 2004. С. 539 - 544.

72. Панов В.И. Распространение и остановка водородных трещин в металле массивных конструкций индивидуального тяжелого машиностроения // Там же. С. 444 -449.

73. Клевцов A.B., Панов В.И., Унесихин. Развитие ремонтной сварки массивных отливок в ООО «УралмашСпецсгаль //Труды восьмого съезда литейщиков России. Т.1. Ростов, 2007. С. 152-155.

74. Панов В.И. Ремонтная сварка конструкций высоко износоустойчивой стали типа //там же, с. 155-158.

75. Панов В.И. Особенности расчетных схем распространения теплоты в массивных конструкциях сложной формы // 8-я российская научно-практическая конференция: сб. научн. тр. Екатеринбург: РГППУ, 2005. С. 167 - 173.

77. Повышение трещиностойкости крупногабаритных элементов гидроэнергетического оборудования при изготовлении и эксплуатации / А.Я. Аронсон, В.И. Панов, А.И. Тананов [и др.] //тез. докл. на 6-м Всесоюзном съезде по теоретической и прикладной механике. Ташкент, 1986. С. 144.

78. Панов В.И., Писаренко СМ, Трусов А.Ф. Расчет НДС сварных конструкций сложной формы // Производство и надежность конструкции: тез. докл. научн.-техл. конференции стран СНГ. Калининград: МГТУ, 1993. С. 9.

79. V. I. Panov. Developments of the steel plant of «Uralmash» JSC in the field of revonovation of heavy machine bulding structures, //сб. докладов «Сварка - в XXI век» международного конгресса, посвященного 15-летию Российского сварочного общества. М.: 2002. 41 - 43 с.

80. Панов В.И. Сварка конструкций с Сэкв > 0.9 % без подогрева и термической обработки //Металлургия и сварка. Сб. докладов международной конференции, посвященной 300-летию металлургии Урала. Екатеринбург. 2001.

81. Панов В.И., Изюрьев И М., Фомина Т.В. Моделирование свариваемости конструкционных сталей. // Сб. «Программно- информационное обеспечение сварочных технологических комплексов и автоматизация сварочного производства. Материалы научно-практического семинара. Л.: ЛДНТИ. 1990. С. 55-57.

82. Панов В. И. Исследование технологических возможностей электродуговой сварки конструкций термоупрочненных сталей толщиной 60... 300 мм без предварительного подо]рева и термообработки. Дисс... канд... техн... наук, М.: ЦНИИТМАШ. 1979, 201 с. Машинопись.

Отпечатано в типографии ООО «Издательство УМЦ УПИ» 620078, Екатеринбург, ул. Гагарина, 35а, оф.2. тел. (343) 362-91-16,362 -91-17 Заказ Тираж 100 экз.